Современные проблемы лесовыращивания (Лесокультурное производство): Учебное пособие

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ имени С.М. Кирова»

И.А. Маркова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЯ (Лесокультурное производство)

Учебное пособие для студентов, магистрантов и аспирантов специальности 250201 – «Лесное хозяйство»

«Допущено УМО по образованию в области лесного дела» в качестве учебного пособия для студентов вузов, магистрантов и аспирантов, обучающихся по специальности 250201 – «Лесное хозяйство»

Санкт-Петербург, 2008

2

Рассмотрено и рекомендовано к изданию Методической комиссией лесохозяйственного факультета Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии

Отв. редактор зав. кафедрой лесных культур, кандидат сельскохозяйственных наук доцент, Ю.И. Данилов Рецензенты: Проф. кафедры лесоводства, доктор сельскохозяйственных наук А.П. Смирнов Зав. лабораторией лесовосстановления ФГУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт лесного хозяйства», кандидат биологических наук Д.А. Шабунин

УДК 630*232 И.А. Маркова. Современные проблемы лесовыращивания (Лесокультурное производство): Учебное пособие. СПб.: СПбГЛТА, 2008. 152 с. Представлено кафедрой лесных культур. В учебном пособии рассмотрены новые научные разработки и прогрессивные технологии лесного семеноводства, питомнического и лесокультурного дела. Дана современная система машин для их реализации в производстве. Приведены критерии и индикаторы экологической сертификации при лесовосстановлении. Освещены проблемные вопросы ведения лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения. Предназначено для аспирантов, магистрантов и студентов старших курсов специальности 250201 – «Лесное хозяйство». Ил.

Табл.

Темплан 2008 г. ISBN

Рекомендуемая литература по каждой теме Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия (СПбГЛТА), 2008

3

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие ЛЕСНОЕ СЕМЕНОВОДСТВО Глава 1. Приоритетные направления развития селекционного лесного семеноводства …………………………………………………………………… 1.1. Основные составляющие Единого генетико-селекционного комплекса 1.2. Популяционная и индивидуальная схемы селекции …………………..….. 1.3. Основные направления работ селекционной работы на Северо-Западе России ………………………………………………………… Глава 2. Семенные плантации северных экотипов сосны обыкновенной Глава 3. Анализ шведской и российской технологий лесного семеноводства Глава 4. Международный стандарт качества семян. Методы кондиционирования ……………………………………….………..……………. 4.1. Теоретические основы подготовки семян к посеву ……………....……….. 4.2. Моменты, которые необходимо учитывать при кондиционировании семян ………………………………………………………………………………. 4.3. Показатели качества по международному стандарту ………………….….. 4.4. Основные методы кондиционирования семян …………………………….. ПОСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ. ЛЕСНЫЕ ПИТОМНИКИ Глава 5. Микроклональное размножение и перспективы его использования в лесном хозяйстве …………………………..…………….. 5.1. Факторы, влияющие на процесс микроразмножения ………………..…… 5.2. Этапы клонального размножения ……………………………………..…… 5.3. Методы микроразмножения …………………………………………..……. 5.4. Оздоровление посадочного материала от вирусов …………………..……. Глава 6. Технологии и оборудование для контейнерного производства 6.1. Выбор оптимального вида контейнера …………………….……………… 6.2. Агротехника выращивания и необходимое оборудование …………….… Глава 7. Целевой посадочный материал …………………….…….…………… 7.1. Характеристика основных видов посадочного материала …….…….…… 7.2. Посадочный материал для ускоренного лесовыращивания ………………. Глава 8. Система машин для питомников …………………………. ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ Глава 9. Лесные культуры целевого назначения ……………………..……….. 9.1. Лесосырьевые плантации хвойных пород …………………………………. 9.2. Плантации ивового прута …………………………………………...………. 9.3. Энергетические (топливные) плантации …………………..………………. Глава 10. Интродуценты в лесных культурах Северо-Запада России ……….. 10.1. Лиственница………………………………………………………………… 10.2. Сосна………………………………………………………………………… Глава 11. Основы ведения лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения ……………………………………………….……………………… 11.1. Естественный и техногенный радиационный фон ……………………….. 11.2. Поражение и пострадиационное восстановление в природных биогеоценозах …………………………………………………………………… 11.3. Особенности лесовосстановления на загрязненных радионуклидами территориях ………………………………………………………………………

С. 5 6 6 6 8 10 14 19 28 28 30 31 33 42 42 45 46 53 54 56 58 61 68 68 77 81 87 87 87 96 97 100 102 104 112 112 114 116

4

11.4. Технологические контрмеры ………………………………..……………. 11.5. Особенности лесопользования …………………………………………... Глава 12. Современные технологии и система машин для создания лесных культур ……………………………………………………………………..……. Глава 13. Критерии и индикаторы экологической сертификации в лесокультурном производстве ………………………..……………………. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

119 126 129 145 153

5

ПРЕДИСЛОВИЕ В связи с бесконечными реорганизациями лесного хозяйства и недопустимо низким финансированием работ по лесовосстановлению, в последние десятилетия отмечается существенное отставание реализуемых на практике технологий от современного мирового уровня лесокультурного дела. Создавать лесные культуры, высаживая 5…6 тыс. шт./га нестандартных сеянцев на вырубке без соответствующей подготовки площади, невыгодно, так как при этом не используется потенциальное плодородие почвы, не реализуются генетические возможности селекционно-улучшенного посадочного материала, а отсутствие своевременного ухода губит даже то, что выросло. В результате складывается ложное представление о неэффективности лесокультурного производства, что противоречит практическому опыту отечественных лесоводов и данным современной науки. Недостаточное количество селекционного посадочного материала, в том числе размноженного культурой тканей, сдерживает внедрение в производство сортовых сеянцев и саженцев древесных пород с заданным целевым качеством древесины и высокой интенсивностью роста. В связи с изложенным, цель изучения данной дисциплины – обратить внимание выпускников лесохозяйственного факультета ЛТА на прогрессивные приемы и современные технологии лесокультурного производства, а также необходимость усиления контроля за фактической эффективностью лесовосстановления при проведении сертификации лесной продукции. Учебное пособие состоит из цикла лекций по проблемным вопросам лесокультурного производства и пояснительных материалов для выполнения индивидуальных практических заданий. При подготовке пособия были использованы современные научные разработки и публикации по рассмотренным темам. Компьютерная верстка расчетнотехнологических карт была выполнена с участием аспирантов О.П. Степановой и О.Ю. Бутенко. Автор выражает глубокую благодарность рецензентам и всем сотрудникам кафедры лесных культур за советы и помощь в подготовке к изданию данной работы.

6

ЛЕСНОЕ СЕМЕНОВОДСТВО Глава 1. ПРИОРИТЕТНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СЕЛЕКЦИОННОГО ЛЕСНОГО СЕМЕНОВОДСТВА Анализируя проблему эффективности лесовосстановления в России, проф. М.М. Котов, в своем докладе на Всероссийской научнопрактической конференции в 1996 году, обратил внимание лесоводов на впечатляющие последствия игнорирования генетико-селекционных принципов при лесовыращивании. По его данным предельные потери, известные из результатов научных исследований и практической деятельности, составляют: - от нерегламентированной переброски семян в широтном и долготном направлениях – до 4-х классов бонитета; - от нерегламентированного использования семян по эдафическим экотипам – до 30 %; - от нерегламентированного использования семян по селекционным категориям деревьев – до 20 %. Несмотря на значительный прогресс в развитии селекционного семеноводства в России, который достигнут в последние десятилетия, при выращивании посадочного материала и создании лесных культур часто используются семена неудовлетворительного качества. Назрела острая необходимость усилить генетическую составляющую при организации лесосеменной базы. 1.1.

Основные составляющие Единого генетико-селекционного комплекса

Базой для лесного семеноводства на генетико-селекционной основе являются лучшие насаждения, выделяемые при селекционной инвентаризации. Ее проводят в целях отбора плюсовых деревьев и насаждений преимущественно в лучших древостоях естественного происхождения. Такие древостои отличаются высокой степенью приспособления к местным климатическим и почвенным условиям и являются основным генетическим фондом, способным обеспечить воспроизводство высокопродуктивных насаждений (Царев, Погиба, Тренин, 2001). Плюсовые деревья используют как маточники для обеспечения лесосеменных плантаций вегетативным и семенным посадочным материалом, для закладки испытательных культур и выращивания подвоев.

7

Плюсовые насаждения отбирают в основном в средневозрастных, приспевающих и спелых высокобонитетных древостоях с целью сохранения лучшего генофонда. Единых правил для отбора плюсовых насаждений нет. Практики часто пользуются следующими придержками: на 1 га есть плюсовые или кандидаты в плюсовые деревья, процент лучших нормальных деревьев достаточно велик, минусовых деревьев немного, санитарное состояние древостоя хорошее. Плюсовые насаждения выделяют при любой площади выдела как семенные заказники, в расчетную лесосеку их не включают. В них вырубают минусовые деревья главной породы, а также деревья сопутствующих пород, влияющих на рост и плодоношение лучших деревьев. Важнейшим элементом Единого генетико-селекционного комплекса (ЕГСК) постоянной лесосеменной базы лесосеменного района являются Лесосеменные плантации (ЛСП) первого и последующих порядков. Плантации, созданные потомством плюсовых деревьев (отбор по фенотипу), относят к ЛСП-1. Плантации второго порядка (ЛСП-2) создают вегетативным потомством плюсовых деревьев, прошедших генетическую оценку (элитные деревья). Полученные на них семена относят к селекционной категории «условно сортовые». Сортовые семена могут быть получены на ЛСП высших порядков после проведения государственного сортоиспытания. Для ограничения роста семенных деревьев в высоту их обезвершинивают или регулярно удаляют почки у вершинки и верхних мутовок. Обобщение опыта создания плантаций показало, что генетический эффект ЛСП первого порядка, определяемый по быстроте роста испытательных культур, оценивается в среднем на уровне 8…9 % с колебаниями от 5 до 25 % (Долголиков, Мордась, 1986; Ефимов, 1987); но в результате испытаний потомства этот эффект может быть увеличен (Ефимов, 2000). В состав ЕГСК входят также испытательные, географические, популяционно-экологические культуры, культуры интродуцированных видов и культуры повышенной селекционной ценности. Результаты испытаний потомств плюсовых деревьев, анализ роста и состояния семенных деревьев на ЛСП-1, архивов клонов и культур повышенной селекционной ценности позволяют судить о реальном наличии селекционного эффекта плантаций первого поколения. Кроме того, создаются постоянные (ПЛСУ) и временные лесосеменные участки (ВЛСУ).

8

Основное требование к ПЛСУ - представительство ценных по фенотипу деревьев, интенсивное их плодоношение и удобство сбора семян. Улучшение качественного состава таких насаждений, обеспечение требуемого развития крон семенных деревьев, раннего устойчивого и обильного плодоношения, а также создание благоприятных условий для заготовки семенного сырья достигается за счет изреживаний древостоев в несколько приемов. Ко времени окончания формирования ПЛСУ на 1 га оставляют примерно 150…300 семенных деревьев в зависимости от вида и лесорастительных условий. Временные лесосеменные участки - это площади спелых и приспевающих насаждений нормальной селекционной категории, выделенные и специально подготовленные для заготовки лесных семян. Насаждения под ВЛСУ отводят не менее чем за один ревизионный период. В целях усиления плодоношения за 5…8 лет до рубки делают изреживание древостоя до полноты 0,5…0,6. При этом вырубают все минусовые деревья. Рубку ВЛСУ производят в урожайный год, в оптимальные для получения качественных семян сроки. 1.2. Популяционная и индивидуальная (плюсовая) схемы селекции Сравнительный анализ приоритетности «популяционной» и «индивидуальной» схем селекции древесных пород, выполненный А.С. Бондаренко и А.В. Жигуновым (2004) на примере Северо-Запада России, показал, что в настоящее время у многих специалистов лесного хозяйства сложилось скептическое отношение к принятой в нашей стране схеме селекции на основе индивидуального отбора (отбор плюсовых деревьев, закладка лесосеменных плантаций, испытание потомств плюсовых деревьев, закладка элитных лесосеменных плантаций и т.п.). Кроме факторов финансового и юридического плана, такое отношение обусловлено и объективными причинами, в числе которых можно назвать следующие недостатки «индивидуальной» схемы селекции: − трудность идентификации генотипа по фенотипу (возможны ошибки при выделении плюсовых деревьев); − низкая наследуемость и малая величина селекционного дифференциала для признаков продуктивности; − сложность и длительность оценки потомства в испытательных культурах; − ограниченное количество генотипов и направленный искусственный отбор, что ведет к снижению генетического разнообразия будущих насаждений; − непредсказуемость генетических эффектов при смешении на

9

лесосеменных плантациях материала различного происхождения; − «загрязнение» плантаций (особенно молодых) фоновой пыльцой и другие причины. В качестве альтернативы, принятой в России плюсовой схеме селекции древесных видов, многие исследователи предлагают вести селекцию на основе использования природных популяций как единицы отбора. Популяционная селекция подразумевает оценку устойчивости и продуктивности лучших местных популяций в популяционноэкологических культурах. Преимуществом такого подхода является сохранение и использование генетического разнообразия лучших природных популяций, которые представляют собой цельную систему генотипов с различной реакцией на условия роста и различным сочетанием признаков. Считается, что такие системы более устойчивы к неблагоприятным факторам среды (Потылев, 1997). В этой схеме селекции имеют место следующие минусы: − труднодоступность сбора семян на высоких деревьях, что усложняет использование данной популяции после оценки ее в популяционно-экологических культурах; − более низкая эффективность отбора, так как естественная популяция представляет собой смесь деревьев различной селекционной ценности. По этой причине при плюсовой селекции можно обеспечить намного более высокую интенсивность отбора, чем при популяционной и, как следствие, более высокий селекционный эффект. Поэтому, если речь идет о конкретных хозяйственно ценных признаках и не берется в рассмотрение такой аспект, как сохранение генетического разнообразия, популяционная селекция по эффективности будет проигрывать плюсовой; − трудность воспроизведения генетического состава популяции, при создании нового насаждения неизбежен сдвиг в соотношении частот генотипов, и, как следствие, сомнения в достоверности результатов испытаний по устойчивости древостоя; − сравнительно низкое генетическое разнообразие природных популяций, поскольку они длительное время произрастают на одном месте, и привнос новых генов в них относительно невысок. Таким образом, несмотря на множество недостатков плюсовой селекции, она имеет перед популяционной селекцией ряд преимуществ: − доступность материала (семена, черенки с ЛСП); − высокое генетическое разнообразие, что позволяет применять интенсивные методы селекции (например, селекция на гетерозисный эффект); − четкая идентификация генотипов (индивидуальный отбор), и, в

10

силу этого, однозначная воспроизводимость материала на основе вегетативного размножения; − высокая интенсивность отбора, что позволяет достигнуть необходимого селекционного эффекта. В этой связи следует признать перспективной разработку методик, позволяющих рационально использовать оба направления селекции. 1.3. Основные направления работ селекционной работы на Северо-Западе России В лесном хозяйстве России можно выделить два основных направления при лесовосстановлении: 1) выращивание искусственных насаждений многофункционального назначения, в которых приоритетной задачей будет природоохранная, что становится особенно актуальным в связи с сокращением площадей коренных древостоев и усложнением экологической ситуации в большинстве стран мира; 2) целевое выращивание древесных пород (например, ускоренное выращивание деловой древесины, топливные плантации, плантации ивы на мебельный прут и др.). В зависимости от направления лесовосстановления должны изменяться и методы селекционной работы. При ориентации на ускоренное выращивание целевых сортиментов древесины основное внимание уделяется индивидуальному отбору с последующим созданием плантационных культур при высоким уровне агротехники. Главная задача таких насаждений – обеспечить максимальную продуктивность. Риск снижения устойчивости и биоразнообразия при этом будет под контролем человека, как это происходит в сельском хозяйстве. В случае приоритета средообразующих и природоохранных функций леса основное внимание уделяется массовому отбору (популяционная селекция). Главная задача при этом – сохранение биологического (прежде всего генетического) разнообразия насаждений и обеспечение их устойчивости. Продуктивность таких насаждений уже не является показателем первостепенной важности. Опыт финских селекционеров показывает, что оба подхода имеют перспективу (YrjanaKetola, 1997). При проектировании любых лесохозяйственных мероприятий и в частности в селекционной работе, следует учитывать специфику региона: природно-климатические особенности и интенсивность ведения лесного хозяйства. В условиях недостатка финансирования мероприятий

11

селекционного семеноводства имеет смысл выделить приоритетные направления работ. Это позволит сохранить накопленный с большим трудом потенциал отечественной лесной селекции и не прерывать селекционный процесс. В противном случае потом придется начинать все заново, поскольку одним из факторов времени в семеноводстве является старение материала при вегетативном размножении. В условиях Северо-Запада России предлагается выделить следующие основные направления селекционного семеноводства. Районирование. Поскольку Северо-Запад является многолесным районом со значительной внутривидовой изменчивостью основных лесообразующих пород, а также условиями произрастания, близкими к оптимальным, при проектировании селекционных мероприятий необходимо делать основной упор на эффективное использование селекционного потенциала местных насаждений. В рамках плюсовой селекции это достигается путем максимальной интенсивности отбора ценных в хозяйственном отношении особей на основе исследования большого числа лесных площадей. В отношении популяционной селекции – это отбор и использование в селекционном семеноводстве наилучших по устойчивости и продуктивности популяций. Для северных регионов (Мурманская и Архангельская обл.) целесообразно продолжать работы по созданию плантаций северных экотипов в южных районах для повышения урожайности и снижения влияния периодичности семеношения (Долголиков, Мордась и др., 1986). Создание лесосеменных плантаций необходимо продолжить в целях обеспечения региона селекционно-улучшенными, а в последующем и сортовыми семенами. В настоящее время в условиях Северо-Запада России наблюдается недостаток качественного семенного материала. Так в Ленинградской области доля семян с селекционно-улучшенными свойствами составляет не более 15…20 % общего объема семенного фонда. По разным причинам сохраняется и дефицит «нормальных» семян. Необходимо принять меры к повышению количества семян, собираемых с объектов постоянной лесосеменной базы, а также обеспечить лесные предприятия «нормальными» семенами в полном объеме. Оценка вегетативного потомства плюсовых деревьев на имеющихся ЛСП. К настоящему времени на Северо-Западе созданы значительные площади плантаций, на которых представлены сотни наиболее ценных генотипов из различных популяций. Тем не менее, испытательных культур заложено очень мало. Они имеют возраст, недостаточный для оценки скорости роста, созданы с малым числом повторностей при отсутствии контроля и с не всегда правильными схемами смешения. Вследствие чего наблюдается недостаток материала

12

для закладки плантаций второго поколения. Рекомендуется оценку клонов по основным хозяйственно важным признакам производить на имеющихся ЛСП. Главные направления такой оценки – скорость роста и интенсивность семеношения. Это позволит сократить площади испытательных культур, снизить количество отбраковываемых семей и компенсировать часть ошибок, допущенных при отборе плюсовых деревьев. Создание испытательных культур (с использованием информации о росте и семеношении вегетативного потомства). В испытания включаются потомства отдельных клонов с ЛСП, выращиваются они раздельно, а селекционный эффект оценивается по всей совокупности поля при сравнении с контролем. Закладка испытательных культур семенного потомства плюсовых деревьев производится одновременно с созданием ЛСП прививкой черенков этих деревьев. Это позволит сохранить имеющийся материал, снизить стоимость работ, сократить время испытаний. Старение материала вследствие вегетативного размножения будет меньше сказываться на свойствах семенного потомства. Закладка новых ЛСП необходима для постепенного увеличения доли семян с улучшенными наследственными свойствами. Представляется нецелесообразным создание маточных плантаций и архивов клонов, поскольку заготовка черенков производится не в столь значительных объемах, чтобы для этой цели создавать специальные объекты. Для заготовки черенков можно использовать имеющиеся ЛСП. Очевидно, создание маточных плантаций и архивов клонов будет иметь смысл при переходе к этапу формирования ЛСП второго порядка. Ремонт существующих ЛСП производится с учетом информации о росте испытательных культур, а также о росте и семеношении клонов на ЛСП. Переход с использования ПЛСУ на ВЛСУ и лесосеки главного пользования. Обеспечение региона семенами в полном объеме возможно на основе возобновления работ по использованию ВЛСУ и лесосек главного пользования в противовес практикуемому сейчас созданию значительных площадей ПЛСУ. Можно назвать следующие доводы в пользу такой постановки вопроса: − Северо-Запад – это многолесный район со значительными объемами заготовок леса, где есть возможность широкого использования лесосек как источников семян; − возможен контроль над заготовкой семян со стороны семеноводческих подразделений, что позволит сократить объемы семян неизвестного происхождения и низкого качества;

13

− в качестве источников семян возможно использование высокопроизводительных насаждений, что позволит сохранить в семенном потомстве ценный генофонд насаждений региона; − семена, получаемые с ВЛСУ, значительно дешевле, поскольку сбор производится не с растущих, а с поваленных деревьев. За ПЛСУ необходим уход: формирование, обрезка, изреживание крон. Ко времени вывода ПЛСУ из целевого пользования мы имеем низкополнотное насаждение с неудовлетворительным качеством древесины. Представляется целесообразной организация работ по отводу ВЛСУ и заготовке семян с лесосек главного пользования на основе материалов селекционной инвентаризации лесов региона. Возможность идентификации места сбора позволяет создать основу для сертификации семян при продаже на внутреннем и внешнем рынках. Сохранение и использование ценного генофонда естественных насаждений предусматривает усиление работ по выделению плюсовых насаждений, семенных заказников и генетических резерватов. Снижение возраста плюсовых деревьев и разработка методики оценки средневозрастных плюсовых деревьев. И для плюсовой, и для популяционной селекции преградой является возраст исходного материала. Период испытаний по потомству длителен. Для сохранения генетических свойств используется вегетативное размножение. В настоящее время в практике селекционного семеноводства плюсовые деревья отбираются в приспевающем и спелом возрасте. Период испытания и эксплуатации материала (если он прошел испытание) должен занимать не менее 50 лет. При этом происходит старение тканей, которое будет сказываться на интенсивности цветения деревьев, а также на скорости роста и устойчивости их потомства. В связи с этим целесообразна разработка методики оценки средневозрастных деревьев (возраст около 50 лет) для возможности выделения их в категорию плюсовых. Построение продуманной, научно обоснованной системы мероприятий лесного селекционного семеноводства позволит добиться поставленных задач с наименьшими потерями времени и средств, а разработка приоритетных направлений работы, несомненно, является основой такой системы мероприятий. Рекомендуемая литература 1. Бондаренко А.С., Жигунов А.В. Приоритетные направления лесного селекционного семеноводства в условиях Северо-Запада России / Тр. СПбНИИЛХ. Вып. 2(12). СПб.: СПбНИИЛХ, 2004. – С. 109–117. 2. Потылев В.Г. Проблемы лесного селекционного семеноводства / Лесохозяйственная информация. - № 3., 1997. – С. 14–32.

14

Контрольные вопросы 1. Назовите последствия игнорирования генетико-селекционных принципов при лесовыращивании. 2. Назовите преимущества и недостатки популяционной схемы селекции. 3. Назовите преимущества и недостатки плюсовой селекции. 4. Назовите перспективные направления работ в селекционном семеноводстве на Северо-Западе России. Дайте их обоснование. 5. Назовите основные составляющие лесосеменной базы в России.

Глава 2. СЕМЕННЫЕ ПЛАНТАЦИИ СЕВЕРНЫХ ЭКОТИПОВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ Северные (бореальные леса) являются одним из важных природных объектов, обеспечивающих устойчивое состояние биосферы. Они регулируют климатический и водный режимы, защищают почвы от деградации на больших площадях, а также являются местом обитания животных и хранилищем генофонда древесных пород. В результате усиливающегося антропогенного воздействия уменьшается площадь этих лесов, их естественная структура. Особое воздействие на древесные породы и почвы северных лесов оказывают промышленные выбросы. В зоне деятельности медно-никелевых заводов на Кольском полуострове леса полностью погибли на площади 15 тыс. га. На этих территориях образовались типичные техногенные пустыни. Еще примерно 90 тыс. га насаждений сильно повреждены и интенсивно деградируют (Лукина, Никонов, 1991; Чибисов, Цветков, Семенов, 1992). Перед лесоводами остро встает проблема сохранения и восстановления северных лесов, так как их естественное возобновление часто затруднено. Сильное влияние на течение репродуктивных процессов оказывает специфика лесорастительных, климатических и погодных условий, связанных с положением региона. Возникает необходимость искусственного создания лесов. Для этого нужны качественные семена сосны обыкновенной – главной лесообразующей породы европейского Севера. Однако северные районы Архангельской, вся Мурманская область, республики Карелия и Коми обеспечены семенным материалом лишь на 25 %. Из всего комплекса своеобразных условий Крайнего Севера наиболее существенное значение по отношению к генеративному циклу сосны на всем его протяжении имеет тепловой режим. Его влияние сказывается на повторяемости урожая семян, на ходе их развития и созревания, на посевных качествах и т.п.

15

Хронический дефицит тепла в летние месяцы препятствует нормальному протеканию мейоза, эффективному опылению, вызреванию пыльцы и семян. Репродуктивный цикл сосны длится три года. За этот период благоприятные климатические условия складываются крайне редко. Промежутки между семенными годами у сосны на Севере могут достигать 10…20 лет и более. Положение усугубляется неполным вызреванием семян даже в «урожайные» годы. Дефицит и низкое качество местных семян обусловили их ввоз из других регионов страны. Однако культуры, заложенные инорайонными семенами, зачастую не дают желаемых результатов. Интродуцированная сосна отличается меньшей устойчивостью к болезням. Гибель растений вызывается, прежде всего, инфицированием снежным шютте (Phacidium infestans Karst.). В 70-е годы прошлого века в России был заложен широкомасштабный, не имеющий аналогов в мировой практике, эксперимент по закладке сети географических культур основных лесообразующих пород. Установлено, что сохранность и рост посадок сосны обыкновенной разных климатипов снижаются от подзоны северной тайги к южным лесорастительным поясам. Обмерзание верхушечного побега у южных сосен приводит к искривлению ствола. Северная сосна отличается повышенной устойчивостью к ржавчине и снежному шютте. Особенностями её также являются раннее возмужание, связанное с быстрым прохождением фаз развития в условиях долгого полярного дня, разреженность насаждений (Некрасова, 1961), более высокий уровень гомеостаза (Роне, 1978) и полиморфизма (Проказин, 1973). Было замечено, что слабое и редкое семеношение сосны на севере её ареала не является наследственным и может изменяться при выращивании в благоприятных климатических условиях. Переброска семян (черенков) плюсовых деревьев сосны с севера на юг позволяет избежать одного из самых жестких факторов, определяющих снижение качества семян северных лесов, – низких температур в период опыления, оплодотворения и формирования. Выделены признаки, наиболее реагирующие на улучшение климатических условий, – масса семян и их всхожесть, выход полнозернистых семян. Северные сосны при выращивании в более благоприятных условиях произрастания сохраняют наследственно обусловленный темп роста. При этом для них характерно более раннее, чем у себя на родине, вступление в генеративную фазу. Эта особенность делает их ценными для создания целевых лесосеменных плантаций. Установлено, что перемещение семенных плантаций сосны на юг не только повышает урожайность семян, но и позволяет получать гибридные

16

семена за счет скрещивания северных климатипов с местными в качестве опылителя, то есть достигнуть объединения в гибридном потомстве выносливости и устойчивости северных сосен с высокой продуктивностью более южных. Однако необходимо учитывать, что фоновое «загрязнение» лесосеменных плантаций северных экотипов пыльцой естественных более южных сосняков может вызвать снижение генотипического улучшения. Территориальное размещение плантаций. Подбором клонов (семей) по синхронности цветения с местной сосной можно добиться приоритетности «своей» пыльцы по срокам поступления к макростробилам. При «перемещении» сосны с севера на юг, по крайней мере, на расстояние, соответствующее 8º с.ш., вполне возможно достаточно полное свободное скрещивание ее с местной сосной в качестве опылителя. При больших расстояниях переброски сосны в южные условия выращивания (до 13º с.ш.) амплитуды цветения северной и местной сосны совпадают не полностью, но и в этом случае фенологической изоляции клонов (семей) северного происхождения не достигается. Однако допустимым считается смешение клонов различного географического происхождения, если родины их популяций расположены в пределах 3º с.ш. Это обеспечит необходимую синхронность при опылении, позволит сократить отпад стробилов и увеличить выход семян, то есть эффект гибридизации не принесет ущерба в последующих поколениях существования популяций. Учитывая грядущее потепление климата, которое по прогнозам специалистов в первую очередь произойдет в северных регионах России, полученное потомство при выращивании в местах произрастания материнских популяций будет более устойчиво, чем потомство автохтонных среднетаежных популяций, часто используемое для лесовосстановления на Крайнем Севере. Авторы этой научной разработки Е.Н. Наквасина и Т.В. Бедрицкая (1999) призывают лесоводов не стремиться к увеличению дальности переброски семенного (привойного) материала на юг без обеспечения полной фенологической изоляции плантаций от окружающих сосняков. Это позволит сохранить хрупкий баланс популяционного гомеостаза северных популяций сосновых насаждений, который веками скрупулезно создавала природа. Дальность перемещения семян и черенков должна рассматриваться с точки зрения необратимых отрицательных последствий спонтанной гибридизации «северной» сосны с «южной». Необходимо учитывать следующее. 1. Максимальная отзывчивость потомства северных сосен наблюдается при «перемещении» на юг экотипов, имеющих различия в

17

сумме эффективных температур (выше +5º С) между местами расположения маточных популяций и закладки плантаций, равные 300…350º С, что соответствует переносу сосны на 3º с.ш. по сетке географических координат. При этом достигается почти 100 % всхожесть семян. 2. Семенные плантации лучше создавать за пределами зоны неустойчивого вызревания семян. По данным А.Д. Волкова и С.С. Зябченко (1966), такой границей является изотерма 13º С за июнь – август. Нормативные документы рекомендуют принимать за северную границу закладки лесосеменных плантаций 63…64º с.ш. 3. Добиться фенологической изоляции плантации от пыльцы естественных сосняков практически не удается из-за повсеместного распространения сосны. Для снижения уровня местной пыльцы под плантации надо подбирать площади, максимально удаленные от сосновых насаждений. При перемещении более чем на 3º с.ш. надо применять меры защиты от фонового опыления окружающими сосняками в виде полос (шириной не менее 100 м) из других пород вокруг территории плантации и удаления сосновых деревьев в смешанных насаждениях в радиусе, по крайней мере, 500 м. Подбор компонентов и методы создания плантаций. Подбор компонентов для одной лесосеменной плантации рекомендуется ограничить территорией лесосеменного района. Это позволит обеспечить необходимую синхронность при цветении и переопылении клонов, сократит излишнюю гибридизацию между клонами различного географического происхождения, повысит ценность семенного потомства. Лесосеменные плантации северных экотипов сосны могут создаваться семенным и вегетативным путем. Предпочтительнее клоновые (вегетативные) плантации. Используются, как правило, черенки плюсовых и элитных деревьев. В популяции черенки отбираются с возможно большего количества деревьев (минимальное количество клонов – 60, желательно еще больше). Размещение клонов - системно-случайное, обеспечивающее достаточное удаление одноименных клонов. Рядовая посадка для клоновых плантаций не рекомендуется из-за риска инбридинга (скрещивания особей, родство между которыми более тесное, чем родство между особями, случайно взятыми из той же популяции) при малом расстоянии между клонами. В качестве подвоев рекомендуются сеянцы северного происхождения. Использование генетически близкого однородного подвоя позволит снизить отпад при прививках, сузит амплитуду «цветения» клонов, повысит уровень фенологического барьера с местной сосной, а также будет способствовать снижению высоты деревьев на лесосеменных

18

плантациях. Северные сосны имеют достаточно тонкие побеги, поэтому наиболее приемлемый способ прививки - «вприклад камбием на камбий». Черенки заготавливают до конца апреля – начала мая. При создании семейственных (семенного происхождения) ЛСП высаживают смесь сеянцев отборных деревьев среди лучшей популяции, что позволит использовать широкое разнообразие генотипов лучших популяций на севере ареала сосны. Для семейственных плантаций допустима посадка компонентов чистыми рядами. Размещение деревьев в подзонах средней и южной тайги: в ряду 6 м, между рядами – 6…8 м. Уходы заключаются в рыхлении почвы и удалении сорняков вокруг саженцев, а также в сплошной обработке почвы междурядий. В процессе ухода на подвоях удаляют ветви, что обеспечит нормальный рост северного, медленнорастущего привоя. Особенно это важно при прививках на «южный», быстрорастущий подвой. У деревьев, достигших высоты 0,8…1 м, начинают формирование крон удалением верхушечной почки на центральном побеге и части почек на боковых побегах. Для повышения жизнеспособности прививок и усиления плодоношения производят подкормки минеральными удобрениями один раз в 3…4 года, весной, вразброс по всей площади. Примерная норма действующего вещества удобрений для 10…20-летних плантаций: азот 100…150, фосфор 200…250, калий 100…150 кг по д.в. на 1 га. Уже в 5…10 лет можно начинать отбор рано и обильно плодоносящих клонов. Раннее начало целевого формирования семенных плантаций повысит их урожайность. Следует, однако, отметить, что рассмотренная проблема еще далека от окончательного решения. Создание семенных плантаций северных экотипов сосны пока не носит массовый характер. Такие плантации должны быть под контролем специалистов, а полученное потомство требует обязательной проверки в испытательных культурах. Рекомендуемая литература Наквасина Е.Н., Бедрицкая Т.В. Семенные плантации северных экотипов сосны обыкновенной. Архангельск: Поморский ун-т, 1999. – 143 с. Контрольные вопросы 1. С чем связана необходимость создания семенных плантаций сосны в более южных условиях? 2. Назовите размер оптимального перемещения семенных плантаций. 3. В чем состоит своеобразие северных климатипов сосны обыкновенной? 4. Как закладывают клоновые лесосеменные плантации?

19

5. В чем особенности популяционных плантаций?

Глава 3. АНАЛИЗ ШВЕДСКОЙ И РОССИЙСКОЙ ТЕХНОЛОГИЙ ЛЕСНОГО СЕМЕНОВОДСТВА Необходимость такого анализа вызвана значительным прогрессом зарубежных технологий и столь же очевидным отставанием нашей страны в последние десятилетия. В данной, достаточно узкой сфере конкурируют несколько фирм Швеции, Финляндии и Канады. Они производят различное по техническим характеристикам и используемым методам современное оборудование, в количестве, полностью обеспечивающем потребности стран Западной Европы, Северной и Южной Америки, Африки и Азии. В России до настоящего времени применяются технологии переработки шишек и семян, от которых, ввиду их неэффективности, большинство стран мира отказалось еще в 60…70-х годах XX века. Необходимость отказа от них становится все более очевидной и в нашей стране. Рассмотрим наиболее важные для хвойных пород технологии переработки лесосеменного сырья и хранения семян (Гладзки, Проказин, Рутковский, 2004). Сравнивая технологии лесного семеноводства, применяемые в России и за рубежом, следует иметь в виду, что они являются производными лесной политики и ведения лесного хозяйства в целом. Так, если в Российской Федерации отсутствует частная собственность на леса, то в ряде лесных держав мира она преобладает (в Швеции – около 95 %). Рыночные механизмы, действующие в лесном секторе этих стран, в течение многих десятилетий сформировали совершенно иное отношение к семенам лесных растений: с одной стороны – как к товару, имеющему высокую цену, с другой – как к биологическому объекту, во многом определяющему качество посадочного материала, продуктивность и качество создаваемых насаждений. При этом частный лесовладелец, в отличие от работника лесного хозяйства России, лично заинтересован в увеличении продуктивности лесов, передаваемых своим детям. В результате указанных различий цена 1 кг семян хвойных пород, заготовленных на лесосеменной плантации, в Российской Федерации составляет около 100 дол. США, а в Швеции – 2…3 тыс. дол. США. Ни по одному другому товару в лесном секторе экономик наших стран не наблюдаются столь разительные отличия в цене. Высокая цена на семена лесных пород сформировала за рубежом сектор экономики, в котором существуют как частные владельцы

20

лесосеменных плантаций, так и владельцы частных заводов, осуществляющих на контрактной основе услуги по переработке лесосеменного сырья. В Швеции существуют два таких завода с объемом переработки, соответственно, 600 и 1000 т шишек за сезон – с октября по март. Понятно, что при высокой стоимости семян частный лесовладелец крайне заинтересован в полном сборе урожая шишек и максимальном извлечении семян из них с соблюдением методов и технологий, гарантирующих высокие посевные качества семян и способность их к длительному хранению. В немалой степени развитию семеноводства и теплично– питомнических комплексов в Швеции способствует и действующее лесное законодательство, очень жестко требующее восстановить лес после его рубки за два года. Невыполнение данного требования влечет крупные штрафы или тюремное заключение для нарушителя закона. В результате, в последние годы в Швеции для целей лесовосстановления заготавливается около 9 т семян сосны и ели и выращивается от 700 млн. до 1 млрд. саженцев этих пород, преимущественно с закрытой корневой системой. Большое количество семян ели закупается за рубежом – в Витебской обл. Республики Беларусь. По данным шведских селекционеров, наследственные свойства витебских семян в ряде регионов страны превосходят свойства местных семян, заготовляемых на лесосеменных плантациях. Заготовка шишек. В России, на основании действующих нормативных документов, заготовка семян сосны и ели может осуществляться достаточно длительный период – с сентября по март. Кроме того, заготовленные шишки, как правило, хранят на неотапливаемых складах, где в зимний период они могут подвергаться воздействию низких температур до –20º С и ниже. При этом в период заморозков, следующих за оттепелями, возможно перемораживание семян, имеющих влажность более 7 %, повреждение зародыша семени с потерей его жизнеспособности. Исходя из шведского опыта, избежать этого можно за счет ранних сроков заготовки шишек сосны и ели (в сентябре-октябре) с последующим их хранением в вентилируемых емкостях на складах при температуре воздуха 5…10º С и относительной влажности 80 %. В Швеции заготовку семян осуществляют в случае, если в контрольной выборке шишек после их сушки насчитывается не менее 10 % полнозернистых, здоровых (по результатам рентгенологического анализа), зрелых семян. В Российской Федерации на специально созданных лесосеменных объектах (плантациях и постоянных лесосеменных участках)

21

заготавливается не более 15 % лесных семян. В Финляндии и Швеции 100 % семян сосны обыкновенной заготавливается на лесосеменных плантациях (ЛСП). При этом создание ЛСП связано со значительными затратами на отбор плюсовых деревьев, заготовку черенков с них с участием верхолазов, выращивание привитого посадочного материала, корчевку пней и обработку почвы, приобретение удобрений и др. Данное обстоятельство приводит зарубежных лесовладельцев к необходимости применения технологических решений, позволяющих компенсировать эти затраты. Одним из таких приемов является механизированная обрезка крон деревьев на ЛСП, что ограничивает их рост в высоту и ведет к снижению затрат на заготовку шишек. В Швеции для обрезки крон широко применяется устройство из нескольких дисковых фрез на базе колесного трактора. Его использование один раз в 2…3 года позволяет поддерживать высоту деревьев на ЛСП в пределах 4 м. Данная технология весьма актуальна для Российской Федерации, где для заготовки шишек с большинства ЛСП сосны и ели требуются подъемники или высокие лестницы. Следует отметить, что имеется положительный отечественный опыт обрезки верхней части кроны плодоносящих растений ели в урожайные годы – к следующему урожаю крона полностью восстанавливается. Технология переработки шишек. Процесс сушки шишек должен обеспечивать максимальное сохранение их качеств за счет соблюдения режимов температуры и влажности. Известно, что высокая температура сушки, особенно при высокой влажности в камере, губительна для семян. Вместе с тем, ни одна из применяемых в России шишкосушилок не оснащена датчиками и автоматикой, обеспечивающей поддержание температуры и влажности в камере сушки на заданном уровне. Как правило, необходимую регулировку работы шишкосушилки выполняют в ходе контрольной сушки партии шишек. В качестве примера использования современных технологий рассмотрим устройство зарубежной установки. Шведская шишкосушилка конструкции «Мотеко» представляет собой специальный сушильный шкаф, состоящий из нескольких секций (камер), в каждой из которых с помощью мини-кара размещают один над другим 6 ящиков с сетчатым дном, емкостью по 200 л шишек. Носителем тепла является вода, подогретая с помощью электричества (5 кВт/ч). Режим сушки шишек контролируется автоматически с помощью датчиков температуры и влажности в камере сушки. Более того, оператор следит за процессом сушки – показателями датчиков на экране монитора компьютера, чтобы внести коррективы в режим сушки. Предусмотрен и тревожный сигнал

22

компьютера в случае, если оператор вовремя не вмешался в процесс сушки при возникновении непредвиденных обстоятельств. Процесс сушки занимает 18…19 ч, исходя из необходимости постепенного выхода на основной режим. В первые 2 ч в камере происходит выравнивание влажности шишек до заданного параметра – 25 %. Далее шишкосушилка начинает работу по одной из выбранных программ, которая не допускает нагрев семян в шишке выше 41…45º С. Теплоноситель – вода циркулирует по замкнутому циклу. Влажный и теплый воздух из камеры сушки не выбрасывается в атмосферу. Он проходит по трубе через охлаждаемую емкость с водой, влага конденсируется из воздуха, и еще достаточно теплый воздух с температурой около 32º С вновь нагревается до температуры не более 54º С (для семян сосны обыкновенной) и поступает в камеру сушки. Такой замкнутый цикл обеспечивает значительную экономию электроэнергии. Шишкосушилка рассчитана на использование двух специальных компьютерных программ сушки – для семян сосны и ели. Возможно введение дополнительных программ, например, для сушки ягод, грибов или древесины. Отечественная и зарубежная практика показывают, что принудительная однократная сушка шишек в шишкосушилках различного типа не позволяет извлечь из них все семена. В плохо раскрывающейся нижней части шишки, где находятся самые крупные и качественные семена, иногда остается до 15 % семян, что особенно актуально для северной части ареала сосны. С учетом высокой рыночной стоимости семян это не может устраивать ни их производителей – лесовладельцев, ни фирмы, осуществляющие переработку шишек. За рубежом найден выход, заключающийся в повторной, а при необходимости – и троекратной сушке партии шишек, что позволяет извлекать из них до 95 % семян. При этом шишки предварительно увлажняют в специальных шкафах, оснащенных форсунками для подачи воды в мелкокапельном состоянии. После увлажнения шишки закрываются. При повторной сушке температуру в камере поднимают медленнее, чем при первичной, чтобы избежать запаривания семян. Извлечение семян из шишек и в России, и за рубежом проводят в специальных барабанах. Внутренние поверхности барабана должны быть гладкими, чтобы семена не повреждались. Оптимальным является технологическое решение, при котором отбивочный барабан выполнен из гладкого металлического прута. Переработка семян. От тщательности обескрыливания и сепарации полученных в процессе сушки семян (наряду с соблюдением режима сушки шишек) в решающей степени зависит их способность давать

23

полноценные всходы в грунте и сохранять посевные качества при длительном хранении. Можно с уверенностью утверждать, что принцип обескрыливания семян хвойных пород, повсеместно используемый в нашей стране с 30-х годов прошлого века, морально устарел и наносит существенный ущерб качеству семян. Так в конструкции машины МОС-1А используется принцип механического отделения (отдирания) семян от крылаток специальными щетками с последующим отвеиванием. При этом семена неизбежно получают микроповреждения оболочки, через которые заносится инфекция. В семенах с поврежденной оболочкой резко усиливаются обменные процессы, вследствие чего при хранении они быстро теряют способность к прорастанию. Число поврежденных семян при механическом обескрыливании может достигать 30 % общего их количества. Альтернативной механическому обескрыливанию является так называемое «влажное обескрыливание». Сам принцип такого обескрыливания хорошо известен в России: семена сосны и ели отделяются от крылаток, если их намочить. Этот процесс происходит в природе естественным путем, когда выпавшее из шишки семя попадает во влажные условия среды. За счет интенсивного поглощения влаги семенем крылатка, не впитывающая влагу, отпадает. В Швеции фирмой «Мотеко» впервые было разработано устройство, работающее с использованием данного принципа. По этой технологии семена с крылатками (6…7 кг) влажностью 8…10 % поступают из шишкосушилки в обескрыливатель, представляющий собой барабан наподобие емкости бетономешалки. Из форсунки подается около 1 л воды, и семена в течение 15 мин за счет вращения барабана равномерно увлажняются до степени, при которой крылатки отделяются от семян. Затем из форсунки подается теплый воздух, и подсушенные крылатки удаляются из верхней части барабана устройством типа пылесоса. Практика показывает, что полученные «влажным» способом, отсепарированные и подсушенные до оптимальной влажности семена хранятся 30…40 лет без существенной потери посевных качеств, а семена, обескрыленные механическим способом с использованием щеток, – только 7…8 лет. Затем проводится сепарация семян, цель которой – отделить полнозернистые, жизнеспособные семена с неповрежденной оболочкой от пустых, нежизнеспособных, поврежденных семян и крупного мусора. Следует отметить, что с помощью отечественных веялок ОАС-2, ОВС-2 и МОС-1А проводят лишь отделение крылаток, пустых семян и крупного

24

мусора. Однако среди оставшихся, закладываемых на хранение семян, до 1/3 общей массы составляют семена с микроповреждениями, а также частицы смолы и мелкого мусора, имеющие массу, близкую к массе семени, которые при отвеивании не могут быть выделены в отдельную фракцию. В Швеции решение данной задачи достигается за счет водной сепарации (рис. 1). Семена помещают в пластмассовую (лучше прозрачную) емкость диаметром 77 см и объемом около 150 л, заполненную на 2/3 водой, и перемешивают. В результате на дно пускаются тяжелый мусор, смола, а также часть семян, имеющих сильные повреждения (быстро впитывающие влагу). При открытии клапана в нижней части емкости эти фракции можно легко удалить вместе с грязной водой. Оставшиеся семена промывают, что способствует уменьшению интенсивности поражения микрофлорой и увеличению сроков их хранения.

Рис. 1. Метод «Prevak» для удаления семян с механическими повреждениями

Чтобы удалить семена, имеющие небольшие повреждения, увеличивают их способность к поглощению влаги. Для этого в устройстве создают на 5 мин вакуум, а затем постепенно выравнивают давление в емкости до уровня атмосферного. Находящиеся в разреженной среде поврежденные семена приобретают способность к интенсивному поглощению влаги, поэтому при увеличении давления они быстро намокают и опускаются на дно устройства. Приоритет в применении данного принципа в сепараторе «Prevac» принадлежит фирме «Мотеко». Все более широко применяемая за рубежом и в России технология производства посадочного материала с закрытой корневой системой,

25

предусматривает точечный высев семян при помощи специального высевающего аппарата. Такой аппарат из наполненной семенами емкости присасывает по одному семени к трубке с отверстием за счет создаваемого в ней вакуума. Отключение вакуума ведет к падению семян в наполненные грунтом контейнеры. Понятно, что чем более выровнены массы и размеры семян, тем легче настроить высевающий аппарат, т. е. исключить присасывание к одному отверстию двух и более семян. Разделение партии семян на фракции по массе и размерам осуществляют с использованием гравитационных и решетчатых (сетевых) сепараторов. Цель работы гравитационного сепаратора – разделить семена приблизительно одинакового размера и формы, но с разной массой, на фракции. Для этого семена из бункера равномерно поступают на гравитационный стол с небольшим углом наклона, вдоль которого подается поток воздуха. При этом тяжелые семена, преодолевая сопротивления потока воздуха, скатываются в емкость в углу стола, а легкие, задерживаемые потоком воздуха, – в емкость в начале стола. Остальные делятся на промежуточные фракции и попадают в другие емкости. Качество работы гравитационного сепаратора зависит от точности его настройки. Решетчатый сепаратор служит для разделения семян на фракции по длине и ширине. Сепаратор жестко крепится к полу, после чего, приводимый в движение двигателем, снабженным эксцентриком, начинает колебания в одной плоскости. За счет возникающей вибрации семена последовательно просыпаются в решета с ячейками большого, среднего и малого размеров. Задерживающиеся на решетах семена и семена самой мелкой фракции, прошедшие все три решета, ссыпаются в разные емкости. Таким образом, семена могут быть разделены на 4 фракции по размеру. Оценка посевных качеств, подсушка и упаковка семян. Между скандинавскими и российскими методами проверки посевных качеств лесных семян также существуют значительные отличия. И в Швеции, и в России семена проращивают на специальном столе. В Швеции автоматика стола, включая и выключая подсветку, искусственно создает световые периоды (день/ночь) и очень точно поддерживает температуру на ложе для проращивания, которая является различной для дневного и ночного периодов. В России же используемые для проращивания семян столы имеют достаточно примитивную конструкцию, позволяющую лишь поддерживать температуру воды на заданном уровне (в пределах 25…30º С) с помощью контактного термометра. То есть в силу своих конструктивных особенностей они не в состоянии создавать заданные стандартные и стабильные условия для прорастания семян, что ведет к неточностям в оценках их посевных качеств.

26

Подсушка семян до необходимой влажности – хорошо известный важнейший прием их подготовки к хранению. В данном случае российские и шведские лесоводы расходятся в критериях. Если в России оптимальной считается влажность семян ели и сосны обыкновенной в пределах 4,5…7,5 %, то в Швеции она составляет точно 5,7 %. В России семена данных видов, как правило, хранят на складах с нерегулируемыми условиями температуры, а в Швеции – в специальных холодильных камерах, что определяет необходимость более жестких требований к влажности семян. Традиционной тарой для упаковки семян в России являются стеклянные бутыли с притертыми стеклянными или резиновыми пробками. Такая тара тяжела, хрупка, не вполне удобна для дезинфекции, требует помещений с большими стеллажами и пр. Применяемую в Швеции упаковку – пакеты из очень плотной пленки, сохраняющие при запаивании 100 % герметичность, – следует признать более удобной. Для контроля качества семян и взятия проб нет необходимости их вскрывать. С этой целью к основному пакету прикрепляют несколько небольших герметичных пакетиков по 50 г семян – в количестве, необходимом для оценки посевных качеств семян в процессе хранения (один раз в три года). Пакеты помещают в картонные коробки с этикеткой и размещают на стеллажах в холодильной камере. Полученные данные о качестве семян в Швеции так же, как и в России, заносят в специальные формы, составляемые на каждую партию семян. Однако в Швеции каждая упаковка семян снабжается наклейкой со штриховым кодом, в котором зашифрована информация о происхождении, качестве семян и пр. Хранение семян. От сроков хранения семян во многом зависят объемы и качество мероприятий по лесовосстановлению и лесоразведению. Определяемые для хранения семян малые сроки (до 5…7 лет) означают преждевременную потерю ими посевных качеств, возможность получения неравномерных всходов в лесном питомнике (особенно в открытом грунте). Кроме того, возникает необходимость увеличения норм высева, потребность в дополнительной закупке или заготовке семян в неурожайные годы. Качество посадочного материала, полученного из партий семян с истекающими сроками хранения, ниже, чем из свежезаготовленных. Возрастают суммы издержек на уходы за посевами и пр. Таким образом, хорошо организованное хранение семян позволяет резко снизить материальные и иные потери при воспроизводстве лесов. Правильно обескрыленные, отсепарированные и подсушенные до оптимальной влажности семена сосны и ели на семенных складах Швеции

27

хранятся в 5 раз дольше, чем в России. Причиной этого является иное отношение к семени как к биологическому объекту. Например, действующие в Швеции инструкции по обращению с семенами лесных пород, помимо всего вышесказанного, не допускают даже возможности их падения на бетонный (особенно грязный) пол с высоты человеческого роста. При хранении семян создают условия, максимально соответствующие биологии вида: режимы температуры и влажности хорошо апробированы и строго соблюдаются. Как было сказано выше, оптимальным режимом хранения семян сосны и ели считается следующий: влажность семян – 5,7 %; температура в холодильной камере -5…-20º С. При этом колебания температуры в пределах 3…4º°С (±1,5…2º°С) считаются неприемлемыми. Допустимы колебания лишь в пределах ±0,1º°С. Особенно губительны для семян при хранении режимы попеременной плюсовой и минусовой температур. Важно подчеркнуть, что не только в Швеции, но и в большинстве стран за пределами границ бывшего СССР, для хранения лесных семян не строят капитальных складов, требующих сложных технических решений при термоизоляции. Для этого закупают относительно небольшие, изолированные пенопластом толщиной до 10 см камеры объемом около 50 м³. В такой камере задают необходимый температурный режим, который поддерживается автоматикой. Двери камеры устроены по принципу шкафа-купе, что экономит место и обеспечивает легкий доступ к любому стеллажу. Для того чтобы вывести лесное семеноводство России на более высокий мировой уровень необходимо обобщение уже достаточно большого опыта применения зарубежных технологий семеноводства в республике Карелия, Архангельской и Нижегородской областях, Хабаровском крае. На основе анализа этого опыта следует: − выделить наиболее сложные технологии и оборудование, которое лучше приобрести за рубежом, так как производство отечественных аналогов может оказаться не целесообразным; − определить перечень оборудования российского производства, соответствующего по своим характеристикам лучшим зарубежным аналогам, и наладить его производство в необходимых масштабах; − организовать совместную с зарубежными фирмами реконструкцию шишкосушилок, складов для хранения шишек и семян, лабораторий по оценки их качества и др. Рекомендуемая литература

28

Гладзки М., Проказин А., Рутковский И.. О некоторых перспективных технологиях лесного семеноводства и питомнического дела // М.: Лесохозяйственная информация, 2004. №1. – С. 52–63. Контрольные вопросы 1. Изложите шведскую технологию переработки шишек. 2. В чем суть влажного метода обескрыливания семян? 3. Изложите принцип работы сепаратора «Prevac». 4. Для чего нужна сепарация семян по массе и размерам? Как ее выполняют? 5. Как организовано хранение семян в шведских фирмах?

Глава 4. МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ КАЧЕСТВА СЕМЯН. МЕТОДЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ Под термином кондиционирование (от лат. condicio – условия, состояние) понимается подготовка семян, отвечающих всем требованиям нормативов качества (чистота, всхожесть, энергия прорастания, влажность и др.), предусмотренных стандартом, и создание, поддержание максимально благоприятных условий (температура, влажность и т.п.) для сохранения достигнутого биологического потенциала семян. 4.1. Теоретические основы подготовки семян к посеву В процессе взаимодействия организма и естественной среды у семян выработалась приспособленность прорастать в то время, когда появление всходов в наибольшей мере обеспечивает их сохранность в дальнейшем. Семена одних пород имеют вынужденный покой и не прорастают только из-за отсутствия необходимых условий (влаги, тепла, аэрации). Если им создать эти условия, то они дают всходы (сосна, ель, лиственница, ильмовые и т.п.). Семена других пород имеют глубокий семенной покой и при посеве весной не прорастают без специальной подготовки. Глубокий семенной покой, выработанный в процессе эволюции растительного мира, – биологически выгодное для сохранения вида свойство. Осенью семена попадают в условия достаточной влажности, но невысокой температуры и не прорастают. Они набухают и в таком состоянии уходят под снег. Под воздействием положительных температур весной они прорастают. В связи с нерегулярным плодоношением древесных пород, семена длительно хранят. Это нарушает естественный ход подготовки семян к посеву и снижает их качество. Рассматривая семя как биологическую саморегулирующуюся систему, можно сразу заметить две основные противоположные части: зародыш и запасное питательное вещество,

29

находящиеся в диалектическом единстве. Пока семя живо, между зародышем и запасным питательным веществом происходит обмен. Зародыш во время покоя очень медленно потребляет запасное питательное вещество, при этом вся система находится в равновесном состоянии. Для выведения системы из равновесия необходимо воздействие комплекса факторов. При намачивании семян в воде за счёт ее диссоциации изменяется энергетический уровень всей биологической системы. С повышением температуры возбужденное состояние возрастает. Кислород воздуха и воды усиливают и поддерживают возбуждённое состояние системы на высоком энергетическом уровне. Введение в раствор дополнительных энергетических материалов в виде солей, кислот или щелочей в определенных концентрациях, ускоряет процесс при более полном использовании энергетического материала семени. Ионы металлов сами могут являться дополнительным энергетическим источником при химических реакциях прорастания. Биологическая система семени может быть выведена из равновесного состояния и путем облучения светом. В облученных семенах возникает электронное возбуждение, сохраняемое от нескольких дней до года и более. В эндосперме и зародыше семян активизируется ряд ферментов, приводящих к быстрому появлению простых сахаров и свободных органических аминокислот. Усиливается протекание окислительного процесса, способствующее образованию физиологически активных веществ, влияющих на зародыш и вызывающих его быстрое развитие. Свет, рассматриваемый как электромагнитные колебания и одновременно как поток квантов, несущих энергию, воздействует на семена, вызывая возбужденное состояние в их биологической системе. На прорастание облученных семян влияет не только длина фотопериода, но и качество света. Стимулирующее действие оказывает красный свет. С ним связано образование фермента, который разрушает эндоспермный слой, механически ограничивающий рост зародыша. Красный свет способствует образованию и высвобождению из связанных форм стимулятора роста - гиббереллина, который активизирует прорастание семян (Инюшин, 1973). Учитывая это, для создания светового потока определённого спектрального состава при облучении семян используют оптические квантовые генераторы (лазеры). В семенах имеются вещества, задерживающие прорастание и называемые ингибиторами. При пониженных температурах и доступе свободного кислорода эти вещества прекращают свое тормозящее действие. Существует мнение, что они вымываются из семян или вступают

30

в сложные биохимические реакции, снимая барьер, тормозящий прорастание. В клетках накапливаются вещества, стимулирующие рост. При достижении достаточно высоких их концентраций начинается прорастание (Николаева, 1967). Предпосевная подготовка активирует и работу биологических катализаторов (ферментов), происходит образование фитогормонов, которые являются регуляторами ростовых и метаболических процессов в семенах. Они ускоряют переход нерастворимых запасных питательных веществ в доступные для питания зародышей форму. При этом кислород воздуха необходим для прорастания семян. В семени ели, сосны, лиственницы (рис. 2) между твёрдой внешней оболочкой и эндоспермом есть две плёнки.

Рис.2. Строение проростка семени ели

Внутренняя из этих пленок покрывает половину семени и разделяется при прорастании. Она полупроницаема. При первом появлении корешка внутренняя пленка превращается в водосодержащее покрытие, охватывающее корешок. Оно состоит из мёртвых клеточных нитей и неклеточного полисахарида. Это покрытие защищает корешок проростка от высыхания, облегчает проникновение корня вниз, в почву. Прорастающие семена обладают повышенной способностью выдерживать засуху. 4.2. Моменты, которые необходимо учитывать при кондиционировании семян Разные среды для посева – теплица, открытый грунт питомника, лесная вырубка требуют различных параметров оценки качества семян при кондиционировании.

31

Теплица требует максимальной грунтовой всхожести, а, следовательно, удаления пустых и механически повреждённых семян. Это позволяет снизить количество контейнеров без сеянцев при выращивании посадочного материала с закрытыми корнями. В питомнике требования к максимальной всхожести ниже, но высокая энергия прорастания семян должна быть обязательно (желательно, чтобы семена хвойных взошли за 5…7 дней, так как в условиях южной тайги задержка с прорастанием всего на один день равна потери 3,5 % массы надземной части сеянца). На лесной вырубке – растянутое прорастание может спасти часть посевов от засухи. Скрупулёзная отсортировка невсхожих семян здесь не требуется. Желательная ситуация: достаточное количество семян главной породы, большое количество резервных растений, растянутый срок прорастания – за май-июнь месяцы. 4.3. Показатели качества по международному стандарту ISTA (International seed test association) – Международная ассоциация по испытанию семян. Эта организация выдаёт сертификаты качества при международных торговых сделках с семенами деревьев, кустарников, цветов и других растений. Средний образец для анализа в ISTA посевных качеств семян хвойных пород должен быть не менее 60 г. В сертификатах отражают следующие основные показатели качества семян. Чистота, %. Выделяют фракции чистых семян исследуемой породы, живой и мёртвый сор, примесь семян других растений. Обычно показатель чистоты приближается к 100 %. Влажность, %. (для сосны и ели около 6…7 %). Масса 1000 семян, г. Доля живых и мёртвых семян, % (тест с тетразолом: мертвые семена бесцветные). Доля пустых и наполненных семян, %. Допускается не более 2 % пустых семян (рентген, метод разрезания: 4 пробы по 100 семян каждая). Всхожесть (анатомический потенциал семян), % – проросшим считается семя с длиной корешка не менее 50 % длины семени. На анализ берут 4 пробы по 100 семян. Срок проращивания – 21 день при температуре воды днём 30º С (8 часов), ночью 20º°С (16 часов), 8-часовое освещение в дневное время - 1000 люкс. Доля всходов с отклонениями от нормы – не более 1…2 %. Доля не проросших живых и мертвых семян, %.

32

Энергия прорастания (всхожесть за 1/3 срока проращивания), %. Подсчёт проростков семян сосны и ели ведут на 7-й день. Хорошие семена имеют энергию прорастания более 75 % для ели и более 85 % для сосны. Доля семян с повреждениями, % – семена обрабатывают контрастным веществом (например, хлороформом) и просматривают в рентгеновских лучах. Под влиянием хлороформа повреждения становятся видимыми (мелкие светлые точки). Дополнительные определения: Тест на ферментативную активность – при прорастании активизируются различные ферменты. Тест на дыхание – при прорастании семена потребляют кислород, что позволяет судить об их метаболической активности. Тест с элюатом – мёртвые или механически повреждённые семена утрачивают определённые вещества в аппарате прорастания. С помощью специальных реагентов можно классифицировать эти вещества, что даст представление о причине невсхожести семян. Тест на электропроводимость – в воде семена с низкой жизнеспособностью теряют бóльшее количество минеральных веществ, в результате чего электропроводимость повышается. Движущая сила – семена помещают на различную глубину во влажный песок и размещают с равными внутренними интервалами. Тест с применением холода – после заражения патогенными грибами семена хранят на торфе при нескольких градусах тепла в течение нескольких недель. Жизнеспособность определяется на 7-й день. Выносливость по отношению к повышенной температуре. Масса всходов. В табл. 1 показано влияние хранения семян ели в течение 6 лет на основные показатели качества. Таблица 1 Показатели качества семян ели свежесобранных и через 6 лет после хранения в семенохранилище Показатель качества семян, % Чистота Влажность Механические повреждения Пустые семена Полные семена Анатомический потенциал Живые семена до теста на всхожесть

Свежесобранные семена 100 6 не определяли нет 100 70 не определяли

Те же семена через 6 лет 100 6 5 нет 100 70 Класс зародышей (доля семян, %)

33

Тест IDS Всхожесть Энергия прорастания (7/21) Ненормальные всходы Здоровые, но не проросшие семена Не проросшие, мёртвые семена Заражение грибами

не определяли 66 70 3 11 20 отсутствует

I II III IV 10 20 30 40 80 40 40 10 20 30 сильное

Как видно из таблицы, со временем показатели качества семян даже при хранении в специальном помещении ухудшаются. 4.4. Основные методы кондиционирования семян Сепарация выполняется с целью отделить полнозернистые, жизнеспособные семена с неповрежденной оболочкой от пустых, нежизнеспособных, поврежденных семян и мусора. С помощью отечественных веялок ОАС-2, ОВС- 2, а также машины МОС-1А проводят отделение крылаток, пустых семян и мусора, а остальные семена закладывают на хранение. Семена с микроповреждениями (часто составляют до 1/3 общей массы семян), а также частицы смолы и мусора, имеющие массу близкую к массе семени, при отвеивании не могут быть выделены в отдельную фракцию (рис. 3).

Рис. 3. Разделение семян на фракции в воздушном потоке

34

Разделение семян на фракции по массе и размерам осуществляется с использованием гравитационных (деление по массе) и решетчатых (деление по длине и ширине) сепараторов. Шведский метод IDS ускорения прорастания семян в грунте. Достигается последовательным проведением действий по намачиванию и подсушиванию семян. Основывается на принципе, что мёртвые семена при сушке отдают воду быстрее, чем живые. Заставляя семена сначала впитывать воду (инкубация между двумя листами фильтровальной бумаги или в полиэтиленовом мешке при температуре 15º°С, трое суток во влажном (35 % воды) состоянии и с проветриванием), а затем высыхать до влажности 5 % при температуре не более 25º°С с продуванием сухого воздуха за 2…6 ч, достигают более высокого удельного веса у живых семян по сравнению с мёртвыми. Далее выполняют сепарацию в течение 5 мин. В воде живые семена опускаются, а мёртвые всплывают (рис. 4). Полнозернистые семена высушивают до 6 % влажности и отправляют на хранение.

35

Рис. 4. Метод IDS для ускорения прорастания семян в грунте

Об эффективности этой технологии говорят следующие данные: из обработанных семян сосны и ели всходы в грунте появляются через два дня. При оптимальных условиях в теплице сеянцы достигают высоты 4…5 см за две недели (Гладзки, Проказин, Рутковский, 2004). Особенно перспективна эта технология для семян ели, отличающихся более медленным и менее дружным прорастанием в грунте по сравнению с сосной. Стратификация. Чаще применяется не переслаивание, а перемешивание семян с песком или торфом, что обособляет семена друг от друга, тем самым препятствуя распространению грибных заболеваний. Этот метод применяется для семян с глубоким и вынужденным покоем, так как позволяет снизить норму высева на 10…20 %. Семена большинства пород стратифицируют при температуре 0…+5º°С, иногда до 10º°С. Используют торфяную крошку, среднезернистый, отмытый от

36

мелкозема песок, реже опилки. Предварительно замоченные семена смешивают с тройным объёмом песка или торфа и увлажняют до влажности 50…60 % от полной влагоёмкости (при сжатии песка вода не выделяется, но сохраняется приданная субстрату форма; из торфяной крошки вода выступает редкими каплями). Лежалые и подсохшие семена предварительно замачивают на 3…5 суток. В процессе стратификации семена и субстрат регулярно перемешивают и увлажняют. За 1…2 дня до посева субстрат и семена разделяют или высевают вместе. Срок стратификации и оптимальный температурный режим зависят от породы и её видовых особенностей. Намачивание семян применяется для семян с вынужденным семенным покоем. Семена намачивают в воде при комнатной температуре: сосна, ель – 18 ч, лиственница – 24 ч, акация желтая – 6…8 ч, вяз, береза – 4 ч. Хорошие результаты дает последующее облучение набухших семян солнечным светом в течение 1…2 ч. Снегование. Намоченные в течение суток семена насыпают в мешочки из редкой ткани на 1/3 их объема. Затем на 1…4 месяца до посева мешочки раскладывают на уплотнённый слой снега и засыпают снегом, который сверху уплотняют, закрывают опилками, лапником или соломой. Слой семян в мешочках не более 3 см. Мелкие семена можно укладывать в ящиках, чередуя слой семян в 2…5 см со слоем снега 5…10 см. Сосну сибирскую, ясень, клен можно стратифицировать в снежных траншеях. Весной семена из-под снега достают и обсушивают до состояния сыпучести в день посева. Обработка семян микроэлементами. Бор положительно влияет на развитие стеблей, листьев и корневой системы сеянцев. При его недостатке происходит нарушение углеводного и белкового обменов, задерживается отток ассимилянтов, ухудшаются условия фотосинтеза, ослабляется активность ферментов. Медь регулирует окислительно-восстановительные процессы, входит в состав ферментов. Марганец повышает активность железосодержащих ферментов и способствует нормальному их функционированию в реакциях окисления. Недостаток марганца проявляется в развитии хлороза между главными жилками листа, особенно в верхней части кроны. Кобальт повышает содержание хлорофилла и количество коллоидносвязанной воды в листьях, усиливает восстановительную активность тканей, повышает устойчивость растений к ржавчине. Цинк способствует окислению белков и образованию стимуляторов роста (ауксинов), усиливает рост корней, положительно сказывается на морозоустойчивости и засухоустойчивости растений.

37

Молибден повышает интенсивность дыхания и ассимиляции СО2, усиливает активность азотфиксирующих бактерий, способствует прорастанию семян, ускоряет начальный рост растений. Рекомендуемые концентрации препаратов, мг/л теплой воды: марганцовокислый калий, КMnO4 – 50…200, сернокислая медь, CuSO4 – 100, борная кислота, Н3ВО3 – 200, молибденовокислый аммоний, (NH4)2MoO4 – 300…500, сернокислый кобальт, СоSO4 – 400. В результате снижается отпад сеянцев от заболеваний и повышается жизнеспособность выращиваемых растений. Срок экспозиции – 14…16 ч. Для предпосевной обработки семян можно применять также смесь микроэлементов из расчета 200 мг каждого препарата на 10 л воды. Обработку семян активаторами и стимуляторами проводят путем замачивания их на определенное время в растворах комнатной температуры, содержащих стимуляторы или биопрепараты. Стимуляторами роста являются гиббереллин, гетероауксин, парааминобензойная кислота (ПАБК), янтарная кислота в концентрации 0,01…0,005 %. Высокий эффект при подготовке семян к посеву дает намачивание их в водных растворах картолине, мивале и других препаратов на основе фумаровой кислоты (фумар и фумаран). Эти вещества безопасны для человека и окружающей среды, применяются в концентрации 0,0001…0,00001 %. Они повышают выход стандартных сеянцев сосны и ели на 10…15 %. Для обработки семян биопрепаратами применяют активатор прорастания семян (АПС), азотовит и бактофосфин. Их рабочие растворы готовят из расчета на 1 литр воды: АПС – 10,0 мл, азотовит или бактофосфин 0,5…1,0 мл. Положительный эффект от этих экологически чистых биопрепаратов достигается за счет того, что микроорганизмы, входящие в их состав, продуцируют стимуляторы роста цитокининового типа, подавляет патогенную микрофлору, повышают активность микробиологических процессов в почве, улучшают азотнофосфорное питание растений. Проращивание семян до состояния наклевывания рекомендуется для семян с вынужденным семенным покоем (сосна, ель, лиственница, акация, ильмовые и др.). Предварительно намоченные семена смешивают с перегноем или песком и выдерживают при температуре 20…25º С до тех пор, пока основная масса семян не наклюнется. Ежедневно смесь перемешивают, а при необходимости и увлажняют. Барботирование семян – это насыщение тканей семян кислородом, растворенным в воде. Данный прием сейчас широко применяется при подготовке семян овощных культур. Он повышает всхожесть семян,

38

ускоряет их прорастание. Принцип действия устройств разных модификаций: семена загружаются в сосуд, заполненный водой, вода аэрируется кислородом из баллона или воздухом с помощью компрессора. Расход воздуха или кислорода подбирается экспериментально. В процессе аэрации семена периодически перемешивают. Длительность аэрации – от нескольких часов до одних суток. Об окончании процесса барботации судят визуально по количеству в партии семян с разорванной оболочкой и обнажением эндосперма. Количество таких семян должно быть единичное. Затем семена подсушивают при температуре не выше 30º С до состояния сыпучести и сразу же высевают. Посев делают не позднее следующего дня. В наших опытах семена сосны и ели барботировали с помощью маломощного компрессора (производительность 100 см3/мин) воздухом в течение 6…8 ч. Грунтовая всхожесть увеличивалась на 5…8 %, длительность прорастания сокращалась на 3…5 дней. Эффект барботации снижался тем больше, чем дольше семена хранили после этой операции перед посевом. В производственных условиях используют бочку с отверстием и штуцером в дне или нижней части боковой стенки. Объем бочки рассчитывается, исходя из количества семян. Для барботации 8…10 кг семян нужна ёмкость 40…50 л (т.е. в 5 раз больше). На дно ёмкости укладывают рассекатель (пористая керамика, соответствующая диаметру ёмкости) или непосредственно от входного отверстия прямо по дну прокладывается дренажная трубка с отверстиями для выхода воздуха. К штуцеру снаружи подключают компрессор, ёмкость заливают теплой (25º°С) водой. Воздух подаётся под давлением 1,5…2 атм. (вода при этом должна «кипеть»). Воздушно-тепловая обработка применяется для ускорения прорастания и повышения всхожести семян. Семена обогревают при температуре 30…35º°С и проветривают в помещении в течение 2…5 суток, на открытом воздухе (на солнце) – 2…4 дня. Тепло и кислород способствуют нарушению семенного покоя. Сосну на солнце обогревают 7 дней (35…40º°С), лиственницу – 5 дней Прогревание надо делать перед протравливанием семян и не превышать указанной температуры. Увеличение всхожести и энергии прорастания составляет 15…20 %. Скарификация – механическое или химическое воздействие на твердые оболочки. В результате оболочка семян становится водопроницаемой. Перетирают с крупным песком семена гледичии, белой акации. Семена сосны и ели, собранные несколько лет назад, рекомендуется намачивать в хлорной воде с концентрацией 1:50, а семена лиственницы – в известковом (1 %) растворе, что оказывает химическое

39

воздействие не только на оболочки, но и на процессы жизнедеятельности семян. Экспозиция - 36…48 часов. Серной кислотой (концентрированной) обрабатывают семена акации белой – 1 ч, гледичии – 2 ч, липы – 30 мин. Затем семена промывают чистой проточной водой. Механическое воздействие осуществляют скарификационной машиной, перетиранием влажных семян с крупным песком, а также путем надкалывания скорлупы орехов и вставления между створками палочки. Ошпаривание применяют для размягчения оболочки семян белой акации и гледичии. Семена заливают крутым кипятком, так чтобы над семенами был слой воды в 1…2 см, с последующим перемешиванием и оставлением семян в воде до полного её остывания. Можно применить и другой способ: Семена насыпают на 1/3…1/4 объема кадки, заливают горячей (80º С) водой, перемешивают 10…15 мин и оставляют на 12 часов. Набухшие семена отделяют. Не набухшие семена подвергают повторной обработке. Затем набухшие семена смешивают с влажным песком и выдерживают при температуре 24…20º С в течение 4…5 дней, периодически помешивая и увлажняя. Всхожесть семян увеличивается на 40…80 %. Обваривание кипятком ореха маньчжурского сокращает срок стратификации с шести до одного месяца. Дражирование семян делают с целью облегчения их точного высева. Осуществляется в емкостях типа бетономешалки с различным углом наклона (например, дражиратор СВА-2А). Для дражирования используются торф с гуматом аммония или сапропель с поливинилацетатным клеем (до 5 % состава). Драже диаметром около 4 мм высушивают при температуре 30º С. Следует, однако, отметить, что дражирующая масса при насыщении водой блокирует поступление кислорода к семенам и процесс прорастания может затянуться. Инокуляция семян микоризой основана на симбиозе грибов и высших растений. Гифы гриба могут проникать между клетками корней растения-хозяина (эндомикориза) или образовывать плотный ковер нитей поверх корней (эктомикориза). Дерево дает грибам сахар и крахмал (до 10 %), грибы – влагу и питательные вещества (фосфат). Микориза препятствует заражению корней дерева патогенными микроорганизмами, аккумулирует большие количества тяжелых металлов, создаёт буферную среду от неблагоприятных воздействий. Типичный гриб питомников – Тelephora terrestis. Дражирование семян с микоризой (инокуляция) позволяет использовать оптимальное количество спор на каждое семя. Количество дражирующей массы на семени всегда должно быть минимальным. Можно дражировать споры отдельно, а нежелательные виды грибов удалять с

40

помощью фунгицидов. Микориза дает наибольший эффект, если среда, в которой осуществляются посадки, сопряжена со стрессом для саженца: засуха, недостаток фосфатов, низкое рН, высокая концентрация тяжелых металлов и др. Прирост по запасу на таких участках возрастает на 50 % и более. Ольху заражают бактериями из группы Actinomycetes рода Frankia. Механизмы микоризы и фиксации азота не только дополняют друг друга, но и оказывают взаимное стимулирующее воздействие. Дезинфекция и дезинсекция семян – это защита их от грибных (Fusarium, Rhizoctonia, Pythium, Trichoderma) болезней и насекомыхвредителей. Иногда для дезинфекции семян сосны, ели и лиственницы бывает достаточно смыть споры ударным действием струи воды и трением семян друг о друга Сухое протравливание делают в специальных вращающихся барабанах или бочках, в которые семена вместе с протравителем засыпают на 2/3 их объема. Вращение барабана продолжается 5…10 мин со скоростью 40…50 об./мин. Вид применяемого химиката определяется по ежегодному Государственному каталогу препаратов, разрешенных для применения на территории РФ. Раствор уксусной кислоты концентрации 0,5 % используют для протравливания семян сосны, ели, ясеня, клена, желтой акации. Срок экспозиции 30 мин. Перед просушкой протравленные семена промывают. В 0,5 %-раствор КМnО4 (5 г на 1л воды) погружают сухие семена хвойных пород на 2 часа. Для стратифицированных семян концентрацию раствора снижают до 0,2 %, а срок намачивания до 10…12 мин. После обработки семена просушивают до состояния сыпучести. Эффективным приемом в борьбе с шютте обыкновенным является протравливание семян антибиотиками путем опудривания или замачивания в водных суспензиях. Рекомендуемая литература Брынцев В.А., Коженкова А.А.. Лесное семеноводство: учебное пособие - М.: МГУЛ, 2001. - 116 с. Жигунов А.В., Маркова И.А. Производство посадочного материала в лесных питомниках Северо-Запада России: Практические рекомендации. СПб.: СПбНИИЛХ, 2005. – 120 с. Контрольные вопросы 1. Какие приёмы стимулируют прорастание семян, в чём заключается механизм их действия? 2. Назовите основные показатели качества в международном сертификате на семена.

41

3. Как изменяются показатели качества семян хвойных пород при их длительном хранении? 4. В чём суть метода барботирования семян? 5. Зачем применяется инокуляция семян микоризой?

42

ПОСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ. ЛЕСНЫЕ ПИТОМНИКИ Глава 5. МИКРОКЛОНАЛЬНОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ ДРЕВЕСНОКУСТАРНИКОВЫХ ПОРОД Высокий уровень гетерозиготности ветроопыляемых лесообразующих пород оставляет мало надежды на полное воспроизводство ценных качеств отобранных экземпляров при семенном размножении. Особенно это касается признаков роста, природа которых полигенна, а сочетание генов при скрещивании непредсказуемо. В результате уровень наследуемости ценных признаков роста при семенном размножении хвойных пород в лучшем случае составляет лишь 10…20 % (Долголиков, Попивщий, 1992). Преимущество же вегетативного размножения заключается, прежде всего, в полном воспроизводстве генотипа и сохранении уникальных сочетаний генов, возникших спонтанно или в результате контролируемого скрещивания. Существует препятствие, ограничивающее возможность клоновой селекции – возраст маточных растений. По данным В.М. Роне (1990), укореняемость черенков с 3…4-летних саженцев ели европейской составляет в среднем 80…90 % и до 10-летнего возраста снижается с каждым последующим годом на 3…5 %. При вегетативном размножении маточников старше 7…10 лет наблюдается не только резкое снижение ризогенеза черенков, но и депрессия роста полученных саженцев. Эта проблема может быть решена с помощью принципиально нового метода вегетативного размножения, основанного на культивировании изолированных клеток и органов растений в стерильных условиях на питательных средах, in vitro (микроразмножение, микроклонирование в стекле). Разработка метода in vitro была успешно начата в 30-х годах ХХ века Ф. Уайтом в США и Р. Готре во Франции. Этих ученых считают основоположниками метода. Ими и их последователями была детально разработана методика культивирования растительных изолированных клеток, тканей и органов растений. В настоящее время изолированные культуры приобрели не только научное, но и практическое значение, особенно при выращивании сортового декоративного посадочного материала (рис. 5).

43

Рис. 5. Растение, выращенное путем микроклонального размножения в пробирке

Исследования проводятся в нескольких направлениях. Первое связано со способностью изолированных растительных клеток продуцировать ценные для фармакологической, пищевой и парфюмерной промышленности вещества вторичного синтеза: гормоны, эфирные масла, алкалоиды, терпены, стероиды. Как правило, их получают из каллусной ткани. Например, за год прирост корня женьшеня в тайге составляет 1 г, на плантации – 3 г. При выращивании клеток корневого происхождения на агаре можно получить 0,4 г сухой массы на литр среды в день. Биомасса клеток женьшеня в суспензии при выращивании в 50литровом ферменторе увеличивается на 2 г в литре среды за сутки, что в 1000 раз больше, чем при выращивании на плантации. 1 кг полученного корня стоит 100…150 долл. США, дикорастущего - несколько тысяч долларов. В последние годы особый интерес представляют исследования по культивированию в биореакторах изолированных клеток тиса ягодного. Установлено, что клетки этого растения синтезируют таксон - вещество, которое является антираковым препаратом. Второе направление позволяет: - избежать заражения вирусами и патогенами посадочного материала (рис. 6* – звездочкой помечены рисунки, взятые из презентации К.А. Шестибратова), генетически идентичного с исходными

44

родительскими формами (получены регенеранты тополя, устойчивого к листовой пятнистости, яблони – к мучнистой росе, ели – к корневой гнили.

Рис. 6*. Технологии генетической трансформации

- размножать особи, которые практически не размножаются традиционными методами; - сокращать период перехода растений от ювенильной к репродуктивной фазе развития; - облегчать и ускорять селекционный процесс; - проводить работы по размножению круглый год, независимо от сезона, экономя при этом площади, необходимые для производства посадочного материала. 1 м2 лаборатории может ежегодно дать 25 тыс. шт. регенерантов (Бургутин, 1988). Третье направление – использование клеточных технологий для создания новых форм и сортов. Древесные виды - самые сложные для культуры in vitro. Все типы тканей и органов у них сильно заражены грибами и бактериями, что значительно затрудняет обеспечение асептики эксплантов. (Эксплант - это фрагмент ткани или органа растения, инкубируемый самостоятельно или используемый для получения первичного каллуса). Весьма существенное влияние оказывают также видовые и генотипические особенности древесных растений, что требует порой значительной модификации методик и сред для их размножения. Хвойные породы содержат в клетках большое количество вторичных соединений (фенолов, терпенов и т.д.),

45

которые в изолированных тканях активируются. Окисленные фенолы обычно ингибируют деление и рост клеток, что ведет к гибели первичного экспланта или уменьшению способности тканей древесных растений к регенерации адвентивных (придаточных) почек. Таким образом, в основе метода микроклонирования лежит уникальная способность растительной клетки реализовывать присущую ей тотипотентность (воспроизведение растения, генетически идентичного исходному). 5.1. Факторы, влияющие на процесс микроразмножения На эффективность размножения влияет ряд факторов различной природы. Это физиологические особенности вводимого в культуру растения, химические и физические условия культивирования. Наиболее важным моментом является выбор материнского растения и экспланта. При выборе материнского растения необходимо учитывать его физиологические, сортовые и видовые особенности. Исходные растения должны быть здоровыми, не пораженными грибными, бактериальными и вирусными болезнями, находиться в состоянии интенсивного роста. При выборе экспланта учитывают его возраст, строение и происхождение. Для обеспечения максимальной стабильности клонируемого материала желательно использовать молодые, слабо дифференцированные ткани, которые укореняются лучше, чем зрелые. Для древесных пород лучше использовать кончики стеблей, пазушные почки, зародыши, молодые листья, то есть экспланты, содержащие меристемы. Чем меньше размер экспланта, тем меньше его регенерационная способность. Однако в крупном экспланте увеличивается возможность появления в его клетках вирусов и других патогенов, что препятствует оздоровлению тканей. При длительном культивировании частота укореняемости побегов возрастает. Возможно, эксплант приобретает признаки ювенильности, что ведет к повышению его морфогенетического потенциала. Эффективность стерилизации также определяется особенностями экспланта. Внутреннее заражение исходных эксплантов бывает намного сильнее, чем поверхностное, поэтому экспланты предварительно обрабатывают фунгицидами и антибиотиками против грибной и бактериальной инфекции. Состав питательной среды подбирают с учетом особенностей каждого вида растений. На клональное микроразмножение влияют гормоны, минеральные соли, витамины и углеводы. В качестве источника углеводного питания используют сахарозы, глюкозы, фруктозы, галактозы

46

различной концентрации на разных этапах клонального размножения. Наиболее часто используют среды Мурасиге и Скуга, Линсмайера и Скуга, Шенка и Хильдебрандта, Нича и другие. Температура культивационного помещения обычно варьирует в интервале 22…26º°С днем и 18…22º°С ночью. В некоторых случаях понижение температуры ведет к повышению эффективности размножения. Относительная влажность воздуха - 65…70 %. На первых двух этапах оптимальная освещенность колеблется от 1000 до 3000 люкс, фотопериод 14…16 ч. Важное значение имеет также сочетание спектрального состава света и гормональных факторов среды. Для повышения коэффициента размножения необходимо каждому виду с учетом его естественного ареала произрастания подбирать индивидуальные условия культивирования (рис. 7).

Рис. 7*. Фитотрон для размещения колб с эксплантами

5.2. Этапы клонального размножения Процесс клонального микроразмножения можно разделить на 4 основных этапа. 1) Выбор растения-донора. Эксплантирование исходной ткани растения. Стерилизация полученных растительных тканей. Получение хорошо растущей стерильной культуры (рис. 8.).

47

Рис. 8. Пролиферация зародыша из каллуса

2) Собственно размножение, то есть получение необходимого количества меристематических клонов. 3) Укоренение размноженных побегов, обеспечение развития нормальной корневой системы (рис. 9), при необходимости депонирование растений-регенерантов при пониженной температуре (+2…10º°С).

48

Рис. 9. Укоренение побегов на питательной среде, содержащей минеральные соли (по Мурасиге и Скугу)

4) Выращивание растений в условиях теплицы с целью их адаптации к почвенным условиям открытого грунта и собственно посадке (закалка растений: увеличение интенсивности освещения, понижение влажности воздуха и др.). На всех этапах микроразмножения обеспечивается высокий уровень стерильности посуды для укоренения, помещений и инструмента, питательной среды, растительного материала. Получение стерильного растительного материала начинается с удаления остатков земли, листьев, чешуй и т.п. Затем растительный материал моют в проточной воде с использованием моющих средств, ополаскивают сначала обычной, а затем дистиллированной водой. Далее стерилизацию проводят путем погружения растительного материала в 96º этанол. Экспозиция зависит от первичного экспланта: листья, почки, семена погружают, соответственно, на 10, 30, 60 секунд, а корни - на 2…3 минуты. Иногда поверхность листьев, спящих почек (особенно хвойных) протирают перед основной стерилизацией ватой, смоченной этанолом. Это способствует разрушению и удалению воскового налёта на первичном экспланте, усилению действия стерилизующих

49

веществ. В качестве стерилизаторов используют ртутьсодержащие и хлорсодержащие вещества или окислители со специально подобранными сроками экспозиции. После стерилизации любым раствором растительные ткани промывают в 3…4 порциях стерильной дистиллированной воды по 10…15 минут каждый раз. Если указанные способы стерилизации не позволяют растительным тканям избавиться от внутренней инфекции, в состав питательной среды вводят антибиотики (тетрациклин, бензилпенициллин и др.) в концентрации 100…200 мг/л. Это в первую очередь относится к древесным растениям, которым свойственно накопление внутренней инфекции. После стерилизации из семян извлекают зародыши, а с вегетативных спящих почек удаляют кроющие чешуйки до обнажения меристемы с двумя парами листовых зачатков. Изолированные экспланты переносят на заранее приготовленную стерильную питательную среду. Пробирки или чашки Петри помещают в камеру фитотрона или в световую комнату, где поддерживают указанные выше условия выращивания. Помимо выращивания каллусной ткани поверхностным способом (на агаре) в практике используется и другой способ культивирования – в жидкой среде, в результате которого образуется суспензия. Оптимальная скорость перемешивания, обеспечивающая получение суспензии – 100…120 оборотов в минуту. Первичную суспензию фильтруют через 1…2 слоя стерильной марли, нейлона или металлические сита, что позволяет избавиться от крупных, плотных кусков каллусной ткани. В суспензии наращивание каллусной ткани происходит в два раза быстрее. Это имеет огромное значение при получении веществ вторичного синтеза – алкалоидов, терпенов, гликозидов, полисахаридов, эфирных масел и др. Возможна автоматизация процессов подачи нового питательного раствора и удаление старого, что существенно облегчает процесс промышленного производства. Цикл микрочеренкования повторяется многократно, поэтому микроклонирование позволяет получить достаточно высокий коэффициент размножения: 105…106 растений в год из одной меристемы для травянистых растений; 105…104 – для кустарников и плодовых культур; 104 – для хвойных пород. На первом этапе, как правило, используют среду, содержащую минеральные соли по рецепту Мурасига и Скуга, а также различные биологически активные вещества и стимуляторы роста (ауксины, цитокинины) в разных сочетаниях в зависимости от объекта. Основой создания клеточных культур является каллусогенез. Каллус – это неорганизованно растущая, аморфная ткань, которая

50

образуется через 4…6 недель с момента начала культивирования. Для того чтобы не произошло старения (утраты способности к делению) и отмирания каллусных клеток, первичный и пересадочный каллус (трансплант массой 60…100 мг) переносят на свежую питательную среду через каждые 28…30 дней. Эта операция (пассирование) даёт возможность поддерживать способность клеток к делению (пролиферации) в течение десятков лет. Каллусная ткань состоит из гетерогенных клеток, которые могут различаться по числу хромосом. Генетическая нестабильность может быть вызвана неоднородностью исходного растительного материала, длительным пассированием каллусных клеток, а также действием на генетический аппарат клетки фитогормонов, входящих в состав питательной среды (Калашникова, Родин, 2004). Однако не всегда каллусные клетки характеризуются генетической нестабильностью. Каллус, полученный из изолированных зародышей ели обыкновенной, сохраняет генетическую стабильность при длительном субкультивировании, а полученные из него регенеранты идентичны исходному клону. При наличии ингибирования роста первичного экспланта фенолами, терпенами или другими вторичными соединениями применяются антиоксиданты. Делают либо омывку эксплантов слабым его раствором в течение 4…24 ч, либо непосредственным добавлением в питательную среду. В качестве антиоксидантов используют аскорбиновую кислоту (1 мг/л), глютатион (4…5 мг/л) или дитиотриэтол (1…3 мг/л) и др. В некоторых случаях целесообразно добавлять в питательную среду адсорбент - древесный активированный уголь в концентрации 0,5…1 %. Продолжительность первого этапа может колебаться от 1 до 2 месяцев, в результате чего наблюдается рост меристематических тканей и формирование первичных побегов. На втором этапе основную роль при подборе оптимальных условий культивирования играют соотношение и концентрация внесенных в питательную среду цитокининов и ауксинов. Из цитокининов наиболее часто используют БАП (6–бензиламинопурин) в концентрации 1…10 мг/л, а из ауксинов – ИУК (индолил 3-уксусную кислоту) или НУК (нафтилуксусную кислоту) в концентрациях до 0,5 мг/л. При проявлении токсического действия цитокининов вследствие накопления их в тканях необходим переход на среды с меньшей концентрацией цитокининов или чередование циклов культивирования на средах с низким и высоким уровнем фитогормонов (Катаева, Бутенко, 1983). На третьем этапе, как правило, меняют основной состав среды: в 2…4 раза уменьшают концентрацию минеральных солей по рецепту

51

Мурасига и Скука или заменяют ее средой Уайта, снижают количество сахара до 0,5…1 % и полностью исключают цитокинины, оставляя лишь ауксин. В качестве стимулятора корнеобразования используют ИУК, НУК и реже ИМК (индолилмасляную кислоту). Пересадка растений-регенерантов в субстрат является завершающим этапом. Наиболее благоприятное время для пересадки полученных растений - весна и начало лета. Растения с 2…3 листьями и хорошо развитой корневой системой осторожно вынимают из колб или пробирок пинцетом, отмывают от агара и высаживают в почвенный субстрат, предварительно простерилизованный при 85…90º С в течение 1…2 ч. В качестве субстратов используют торф, песок (3:1) или торф, дерновую почву, перлит (1:1:1) Приготовленным заранее субстратом заполняют пикировочные ящики или торфяные горшочки, в которые высаживают растениярегенеранты. Их размещают в теплицах с регулируемым температурным режимом (20…22º°С), освещенностью не более 5 тыс. люкс и влажностью 65…90 %. Для лучшего роста растений создают условия искусственного тумана. Через 20…30 дней хорошо укоренившиеся растения подкармливают комплексным минеральным удобрением. По мере роста растений их рассаживают в большие емкости со свежим субстратом. Акклиматизацию и доращивание пробирочных растений целесообразно проводить в теплицах, покрытых плёнкой типа ЭВА, «Урожай-50», которая пропускает благоприятный для фотосинтеза спектр света (рис. 10).

52

Рис. 10. Адаптация и доращивание эксплантов в условиях защищенного грунта

Одновременно она преобразует ультрафиолетовые лучи, тормозящие рост растений, в лучи красного цвета, активно участвующие в фотосинтезе. В результате этого фотосинтез и рост растений значительно активизируется. Процесс адаптации пробирочных растений является трудоемкой операцией. Гибель, остановка в росте, опадение листьев, в первую очередь, связаны с нарушением деятельности устьичного аппарата, вследствие чего происходит потеря большого количества воды. У некоторых растений могут быть слабо развиты корневые волоски, что приводит к нарушению поглощения воды и минеральных солей из почвы. При размножении микотрофных пород (сосна, ель, секвойя, можжевельник, туя и др.) для лучшей адаптации пробирочных растений к почвенным условиям на третьем и четвертом этапах микроразмножения целесообразно использовать микоризообразующие грибы. Они способствуют снабжению растений минеральными и питательными органическими веществами, водой, а также защите их от патогенов. Дальнейшее выращивание акклиматизированных растений соответствует принятой для данного вида агротехнике.

53

5.3. Методы микроразмножения Рассмотренный выше метод клонального микроразмножения является наиболее распространенным. Он базируется на снятии апикального доминирования. Второй метод основан на способности изолированных частей растения при благоприятных условиях питательной среды восстанавливать недостающие органы и таким образом регенерировать целые растения. Индукция возникновения адвентивных почек почти из любых органов и тканей растения происходит на питательных средах, содержащих цитокинины в соотношении с ауксинами 10:1 или 100:1. В качестве ауксина используют ИУК или НУК. Таким образом, из зрелых и незрелых зародышей семени были размножены многие древесные растения. Третий метод, практикуемый при клональном микроразмножении, основывается на дифференциации из соматических клеток зародышеподобных структур, которые по своему виду напоминают зиготические зародыши. Этот метод получил название соматического эмбриогенеза. Соматические зародыши развиваются асексуально вне зародышевого мешка и по внешнему виду напоминают биполярные структуры, у которых одновременно наблюдается развитие апикальных меристем стебля и корня. Эмбриоиды размножаются самопроизвольно. В течение месяца их число возрастает втрое, а за год из 10 эмбриоидов можно получить потомство численностью около 500 тыс. штук. При формировании эмбриоидов происходит дифференциация клеток под влиянием ауксинов, добавленных в питательную среду (2,4-Д), и превращение их в эмбриональные. Постепенно концентрацию ауксинов уменьшают или исключают из состава питательной среды. Регенерант на основе соматического зародыша полностью сформирован, тогда как побеги, полученные в результате органогенеза, надо укоренять, а это дополнительные работа и время. Кроме того, соматический эмбриогенез позволяет получить искусственные семена (рис. 11).

54

Рис. 11*. Искусственные семена, полученные методом соматического эмбриогенеза. Основные этапы: 1 – получение растительного материала (соматических эмбрионов); 2 – инкапсуляция; 3 – проращивание; 4 – проростки, полученные из искусственных семян

Для этого сформировавшиеся соматические зародыши заключают в альгинатную оболочку, добавляют стимуляторы роста и антибиотики, после чего осуществляют дражирование. Данный способ апробирован на дубе красном и ели колючей. Регенерация побегов из каллусов зародышей сосны банкса, обыкновенной и веймутовой, ели обыкновенной получена лишь на 3…4 месяце с начала культивирования каллусов. Причём число каллусов, способных к органогенезу, составляло всего 10 … 15 %. Генетическое разнообразие и стабильность каллусных клеток позволяют использовать их для работ по клеточной селекции растений на устойчивость к неблагоприятным факторам окружающей среды (засоление, присутствие тяжёлых металлов, засуха, экстремальные температуры, болезни и др.). 5.4. Оздоровление посадочного материала от вирусов Основное преимущество клонального микроразмножения - это получение генетически однородного безвирусного посадочного материала. Известно, что успех клонального микроразмножения зависит от меристематического экспланта. Чем больше листовых зачатков и тканей, тем легче идут процессы морфогенеза, заканчивающиеся образованием

55

целого растения. Вместе с тем, при таком развитии конуса нарастания увеличивается риск быстрой транспортировки вируса по проводящей системе. Вирусы может содержать даже небольшой меристематический эксплант. Снизить риск попадания вирусов в здоровые ткани можно путем применения предварительной термо- или химиотерапии исходных растений. Метод термотерапии предусматривает использование горячего сухого воздуха. Растения, подвергающиеся термотерапии, помещают в термокамеры, где температура в течение первой недели повышается с 25 до 37º путем ежедневного увеличения температуры на 2º°С. Все остальные режимы: освещенность, высокая относительная влажность воздуха, определенный фотопериод. обязательно поддерживаются в оптимальном состоянии. Продолжительность термостатирования зависит от состава вирусов и их термостойкости. Другой способ оздоровления маточных растений - химиотерапия. В питательную среду, на которой культивируют апикальные меристемы, добавляют препарат вирозола в концентрации 20…50 мг/л. Это противовирусный препарат широкого спектра действия. Применение его позволяет увеличить число безвирусных растений с 40 до 80…100 %. Криосохранение в жидком азоте при температуре -196º С, позволяет создать банк уникальных семян, зародышей, пыльцы, гибридных клеток, меристем и каллусных тканей, что очень важно для сохранения биоразнообразия генотипов и дает возможность обеспечить селекционеров нужным генотипом в любое время. Методы клеточной и генной инженерии открывают реальные пути уже сейчас получать в массовом количестве элитный, здоровый посадочный материал с заранее заданными свойствами, а также с высокой эффективностью создавать и размножать ценные гибриды. В Канаде ежегодно на лесокультурную площадь высаживают более 60 млн. саженцев ели чёрной, выращенных из изолированных зародышей в стерильной культуре. Рекомендуемая литература 1. Калашникова Е.А., Родин А.Р. Получение посадочного материала древесных, цветочных и травянистых растений с использованием методов биотехнологии. Учебное пособие. Изд. 3-е испр. и доп. М.: МГУЛ, 2001 – 84 с. 2. Практикум по устойчивости растений: Учеб. пособие / В.В. Полевой, Т.В. Чиркова, Л.А. Лутова и др.; Под ред. В.В. Полевого, Т.В. Чирковой. - СПб.: Изд-во С. Петерб. ун-та, 2001. - 212 с. 3. http://www.biotechnolog.ru Контрольные вопросы 1. Что такое клональное микроразмножение? 2. Назовите преимущества культуры in vitro как метода вегетативного размножения.

56

3. Перечислите этапы клонального размножения 4. Охарактеризуйте роль цитокининов и ауксинов в культуре in vitro. 5. Как осуществляется акклиматизация пробирочных растений?

Глава 6. ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТЕЙНЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Выращивание посадочного материала в контейнерах разного объема получило самое широкое распространение в мире и продолжает очень быстро развиваться и совершенствоваться. Связано это с тем, что оно обеспечивает не только требуемое количество семян и саженцев, но и экономичное, высокодоходное производство. Теплично-питомнические комплексы могут выпускать продукцию практически круглый год, сочетая выращивание лесного и декоративного посадочного материала, рассады сельскохозяйственных и цветочных культур, а также овощей на зелень (лук, петрушка и т.п.). Высокая мобильность производства обеспечивает его внедрение в регионы с самыми разнообразными (от холодных до жарких) климатическими условиями. Посадочный материал с закрытыми корнями (ПМЗК) имеет следующие преимущества: − быстрая адаптация в открытом грунте – требуемая степень выживания и темпов роста; − растянутый, длительный срок посадки при разных погодных условиях; − более высокая устойчивость на бедных, сухих, загрязненных пестицидами почвах; − возможность машинной и, что особенно важно, автоматической посадки; − ПМЗК хорошо переносит длительную транспортировку и хранение. Эффективное применение ПМЗК предполагает использование соответствующей материально-технической базы на всех этапах выращивания лесных культур (рис. 12).

57

Рис. 12. Оборудование для наполнения контейнеров торфяной смесью: а – линия для заполнения кассет торфом – Плантек (с транспортером); б – линия для заполнения кассет торфом «ФЛ-Плантек» (без транспортера)

В этих условиях оно существенно повышает культуру производства, проявляются все преимущества посадочного материала с закрытыми корнями, нивелируются его недостатки. Отсутствие эффективно работающих машин и механизмов даже на одном из этапов производства – реализации посадочного материала – неизбежно дискредитирует саму идею его применения, вследствие необходимости перемещения контейнеров с сеянцами или саженцами, которые по массе значительно превосходят традиционно используемый посадочный материал с обнаженной корневой системой. Поэтому к недостаткам технологии контейнерного выращивания следует отнести высокий уровень затрат на

58

начальном этапе при организации теплично-питомнического комплекса и необходимость наличия хорошей транспортной сети для доставки ПМЗК на лесокультурные площади. Например, объем инвестиций Мирового банка в реализацию проекта шведского питомнического комплекса для республики Беларусь составил 1,2 млн. дол. США (Гладзки и др., 2004). 6.1 Выбор оптимального вида контейнера Одним из решающих аспектов проблемы выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой является выбор достаточно экономичных и технологичных контейнеров. По мнению специалистов (Hahn, 1982), не следует ориентироваться на имеющиеся на данный момент в хозяйстве оборудование и технику. Не может служить серьезным аргументом и опыт использования определенных видов контейнеров в других хозяйствах. Такой путь выбора конструкции контейнера неизбежно приведет к неудаче. Контейнер должен обеспечивать: − соответствие биологическим потребностям вида выращиваемых растений, в том числе возможность достижения ими необходимых параметров; − безвредность для растений материала, из которого он изготовлен, в течение всего процесса выращивания; − оптимальное развитие растений по высоте, диаметру стволика, корневой системы и кроны растений, одревеснение стволика и созревание почки; − защиту корней от экстремальных условий среды; − возможность механизации работ на всех этапах; − многократное использование; − минимальную себестоимость и материалоемкость (рис. 13).

59

Рис. 13. Контейнеры для выращивания посадочного материала с закрытыми корнями

Многочисленные виды контейнеров применяемых при выращивании сеянцев делятся на три основных типа: «трубка», «ком», «блок». Контейнеры типа «трубка» имеют внешнюю оболочку, которую наполняют субстратом. Сеянцы оставляют в контейнере до их высадки на лесокультурную площадь. К контейнерам этого типа относят «Ontario» (трубка из полиэтиленовой пленки с открытыми концами), «Walter» (пластиковые капсулы), «Paperpot» (бумажные блоки с различными сроками разложения), «Ecopot» (блоки из ламинированной бумаги), «Combicell» (блоки из бумаги и пластика) и т.п. Основной недостаток контейнеров этого типа – медленное проникновение корней в почву, поскольку непосредственный контакт с почвой осуществляется, прежде всего, через дно контейнера. Оболочки трубок «Eсopot» и «Combicell» необходимо удалять непосредственно перед посадкой. Во всем мире ведутся разработки материалов для изготовления «трубки» с заданным сроком службы. Установлено, что поликапролактоновая оболочка через три месяца после высадки растений в открытый грунт разлагается в достаточной степени и становится проницаемой для корней. Фоторазрушающиеся полиэтиленовые пленки, выпускаемые научно–производственным объединением «Пластполимер», разлагаются через заданные сроки (Жигунов, 1995). Несмотря на уникальные качества этих материалов, широкому внедрению в производство мешает их относительно высокая стоимость. Контейнеры типа «ком» представляют собой формованные блоки, заполненные субстратом, с углублениями для посева семян (рис. 14). Перед посадкой сеянцы следует вынуть из контейнера.

60

Рис. 14. Кассета «Starpot», которая заполняется субстратом

«Ком» субстрата обеспечивает идеальные биологические условия для сеянцев, поскольку не происходит сдавливания корней, и растения быстро укореняются в почве. Однако сеянцы должны расти в контейнере достаточно долго, чтобы корни связали субстрат и смогли перенести извлечение. Продолжительность пребывания сеянца в контейнере зависит от размера углубления и древесной породы. Каждый вид контейнеров типа «ком» имеет свои особенности. «Styroblock», «Cellpot», ТА, TAL, KF Metsa–Serla, Тоотси изготовлены из вспенивающегося полистирола; «Hiko», «Enso», «Starpot», «Spenser–Lamaire», «Planta–80», «Сoma» – из специальных пластиков или полиэтилена. Материал и конструкция контейнера влияют на сохранность в нем сеянцев во время зимнего содержания на открытом воздухе. Однако самые большие различия в поведении сеянцев связаны с густотой стояния при выращивании в теплице, а не с самими контейнерами. Контейнеры типа «блок» являются одновременно и контейнером, и субстратом для выращивания сеянцев. Их конструкция сочетает преимущества двух предыдущих типов. Например, в США контейнеры типа «блок» «Kys-Tree-Stars» изготавливают из смеси сфагнового торфа, вермикулита, целлюлозных волокон и питательных веществ. Более совершенна финская система «Lapo», в которой сеянцы выращивают на торфяной пластине без перегородок, мешающих развитию корневой системы. И корни, и торфяную пластину 1…2 раза за вегетационный сезон подрезают специальным инструментом. В результате корневая система растений остается внутри корневого куба, одновременно способствуя сохранению им своей формы.

61

Вариантами технологий блочного выращивания сеянцев с закрытыми корнями являются финская «Nisula», латвийская «Брика», а также «Брикет» Санкт-Петербургского НИИ лесного хозяйства. Кроме того, на практике часто выращивают саженцы в полиэтиленовых цилиндрах без дна с питательным торфяным субстратом. В последнее время некоторые технологические линии модернизируются под производство более крупного посадочного материала. Для этой цели однолетние сеянцы, выращенные в небольших ячейках, пересаживают в более крупные, используя оборудование посевных линий (системы «Paperpot», «Finnpot», «Ecopot», «Combicell»). Вместо сеялки применяют устройство, образующее отверстие необходимого диаметра в заполненных субстратом ячейках контейнера большего размера. В них вручную расставляют однолетние сеянцы с корнезакрывающим комом. После доращивания на открытом полигоне получают крупномерные 2…3-летние саженцы, которые высаживают на площадях с сильно развитым травяным покровом (Жигунов, 2000). 6.2. Агротехника выращивания и необходимое оборудование В целом, агротехника выращивания ПМЗК в условиях теплиц мало отличается от выращивания посадочного материала с открытыми корнями. Основным фактором, определяющим начало роста сеянцев, является температура. Ускорение появления всходов в теплицах обусловлено более ранним наступлением минимально необходимой для прорастания семян температуры, что на 30…40 дней увеличивает продолжительность роста по сравнению с открытым грунтом. На Северо-Западе России хорошо показали себя теплицы фирмы Lännen (Финляндия). Теплицы устанавливаются на железобетонный фундамент (рис. 15).

А)

62

Б) Рис. 15. А – теплица деревянная (общий вид); Б – теплица металлическая ф. Lännen с оборудованием для поддержания оптимальной температуры воздуха и проветривания

Они имеют конструкцию из деревянных или горячеоцинкованных стальных арок, и покрываются двойной полиэтиленовой пленкой ЭВА, которая характеризуется высокой прочностью и многолетним сроком службы. Толщина наружного слоя пленки ~ 0,20 мм, внутреннего ~ 0,10 мм. Расстояние между арками 3 м. Для изготовления деревянных арок используется склеенное и пропитанное под давлением антисептиком дерево. Воздушное пространство между слоями пленки служит хорошей теплоизоляцией. В обоих торцах теплицы устанавливаются двухстворчатые двери (для проезда техники) размером 3×4 или 3×3 м, в которых есть также входные двери размером 0,9×2 м. На гребне по всей длине теплицы размещаются форточки для проветривания. Теплица может иметь и боковые форточки. Управление проветриванием осуществляется автоматически. В обоих торцах теплицы могут быть установлены генераторы горячего воздуха, работающие на солярке, и устройство для смешивания воздуха. Равномерность прогрева регулируется автоматически регулятором температуры и термостатом. Смесителем воздуха осуществляется его циркуляция внутри теплицы и частичное или полное поступление свежего воздуха снаружи. Летом пленка может быть поднята в гребень теплицы. Для продажи в настоящее время предлагаются следующие теплицы в двух вариантах габаритных размеров: Высота, м

Ширина, м

Длина, м

63

5,2 7,5

12 16

60 100

Внутри теплица оборудуется специальным оросительным устройством, оснащенным насадками, через которые осуществляется распыление воды для полива и подкормок. В маленьких теплицах, благодаря небольшой ширине колеи, может быть использована аккумуляторная поливочная рампа. Рампа передвигается по рельсам, проложенным по полу теплицы – от одного ее конца до другого. Электропульт находится на тележке рампы. Подача воды осуществляется от середины площадки полива (рис. 16).

Рис. 16. Аккумуляторная поливочная рампа

Рампа работает при напряжении 12В, безопасна и проста в использовании. При обычной эксплуатации аккумулятор требует зарядки один раз в неделю. К рампе можно подсоединить портативный насос– дозатор, с помощью которого удобрения и ядохимикаты можно подавать с поливочной водой. Технические данные рампы: ширина полива – 10 м (максимально), длина полива – 60 м (максимально), ширина колеи – 0,6 м, скорость передвижения – 8 м/мин, время работы на одной зарядке – 60 ампер-часов. Технологии ПМЗК, применяемые в странах Северной Европы и Канаде, ориентированы на получение однолетних сеянцев с корнезакрывающим комом минимального объема. Малый объем кома приводит к увеличению густоты стояния растений и улучшению технико-

64

экономических показателей производства. При слабой конкуренции нежелательной растительности мелкий (высотой 7…20 см, массой 2…6 г) посадочный материал дает хорошие результаты в лесокультурной практике. Например, кассеты «Плантек-Ф» (Финляндия) выпускаются с объемом ячейки 50…275 см³ и плотностью выращивания, соответственно, 240…820 шт./м² (рис. 17).

Рис. 17. Кассета «Плантек-Ф» и сеянец из кассеты, готовый к посадке в лесные культуры

Изготовлены кассеты из высококачественной пластмассы и имеют продолжительный срок службы. Заполняют их торфом на специальной линии ФЛ-1+. Производительность линии 8…14 кассет в минуту. Потребляемая мощность – 2,7 кВт. Торф подается на линию вручную с питающей площадки. Рабочий поштучно ставит кассеты на транспортер. Транспортер перемещает кассету на автоматическую линию, где кассета заполняется торфом, который затем уплотняется. Для автоматизированного заполнения, посева, мульчирования и полива кассет к линии необходимо дополнительно приобрести транспортер для подачи торфа, лункоделатель, сеялку, мульчирователь и установку для полива. Для использования в небольших хозяйствах выпускается более дешевая линия ФЛ-Плантек. Ее производительность – 3 кассеты/мин. Потребляемая мощность – 1,2 кВт. Шведский контейнер «Starpot» обеспечивает объем субстрата в одной ячейке 50, 75, 90, 105 и 120 см³. На 1 м² размещается 308…730 сеянцев. Число сеянцев в блоке – 28…105 шт. в зависимости от объема ячейки и типа «Starpot». Достоинством контейнеров «Starpot» и «Плантек-

65

Ф» является большое количество прорезей в стенках контейнера. Они обеспечивают хороший доступ кислорода, что увеличивает массу корней, равномерное их развитие и компактность за счет воздушной обрезки с боков. Вертикальные направляющие исключают закручивание корней внутри контейнера. Блок ячеек является достаточно прочным и легким, что делает удобным его переноску. К недостаткам контейнеров этого типа следует отнести большое потребление воды, кроме того, с краев теплицы могут «подгорать» боковые стенки контейнера. В контейнерах малого объема (например, 50 см³) срок выращивания сеянцев всего 3…4 недели, затем их переваливают в контейнеры бóльшего объема (процесс механизирован). Последующее доращивание посадочного материала происходит на открытой площадке. Срок выращивания сеянцев сосны – один, ели – полтора года. Цена контейнера «Starpot» – 14 шведских крон, цена одного сеянца – 1,5…2 кроны. В зимнее время контейнеры хранятся в холодильниках при температуре +1º С и высокой влажности, так как в открытом грунте корни сеянцев могут подмерзнуть. Для длительной транспортировке сеянцы упаковывают в картонные коробки. На 1 га высаживают 2,5 тыс. шт., посадка ведется посадочной трубой с производительностью 1,1…1,3 тыс. шт. за смену, что в два раза выше, по сравнению с посадкой сеянцами с открытыми корнями. В результате традиционная посадка с применением лесопосадочных машин применяется только на 5 % лесокультурных площадей. Через 10 лет (при выполнении мер ограничения роста нежелательной растительности) сохраняется 50…60 % ПМЗК. Стоимость 1 га культур с применением контейнеризированной ели и сосны составляет в северной Швеции примерно 15…18 тыс. руб., в южной – 30…45 тыс. руб. Норвежская система Jiffy-7 является новым решением в области выращивания ПМЗК. Таблетки разного диаметра и высоты изготавливаются из чистого торфяного мха и могут использоваться для широкого ассортимента древесно-кустарниковых пород (рис. 18).

а)

б)

66

в)

г)

д) Рис. 18. Различные виды таблеток Jiffy-7: а – Jiffy Poly-Roll; б – пеллеты со вставками; в, г – отдельные пеллеты; д – использование буферного субстрата для оптимальной расстановки растений

Таблетки не содержат удобрений, поэтому в процессе производства необходимы систематические подкормки со всеми необходимыми элементами питания. Для регулировки кислотности (рН) рекомендуется использовать доломитовую муку. Диаметр таблеток – 18…50 мм, высота после набухания – 70…150 мм. Количество таблеток на подносе – 36…300 шт., на картоне – 240…1440 шт. Подносы суммируются на паллете. Сетка из синтетического волокна по мере намокания и разбухания таблеток закрывает весь ком субстрата, но корни выращиваемых растений могут прорастать сквозь нее. Стоимость таблеток Jiffy-7 в зависимости от размера составляет 0,5…1 руб./шт. Ориентировочная стоимость выращенных сеянцев 2…4 руб./шт. Следует, однако, отметить, что механическое перенесение технологии создания культур сеянцами с севера Европы в южную часть таежной зоны России едва не дискредитировало саму идею использования посадочного материала с закрытой корневой системой, ибо требования к параметрам сеянцев и саженцев для лесовосстановления в южной тайге и зоне смешанных лесов значительно выше. Это обусловлено мощным развитием живого напочвенного покрова (250…500 г сухой травы на 1 м²), а также опережающими темпами роста лиственных пород на вырубках по

67

сравнению с хвойными в первые 10 лет выращивания культур на богатых и осушенных оторфованных почвах. Исследования биологического потенциала различных видов посадочного материала показали, что при оптимальном соотношении масс тонких корней и надземной части, скорость роста лесных культур, их устойчивость к неблагоприятным факторам среды определяется исходной массой сеянцев и саженцев. Чем жестче условия роста на лесокультурной площади, тем отчетливее проявляются преимущества крупного посадочного материала ели. Первоначально предложенные технологии использования саженцев «Брика» (Буш, Варславанс и др., 1974) и «Брикет» (Маслаков, Мелешин, Белостоцкий, 1980) не смогли потеснить стандартные 4-летние саженцы из питомника открытого грунта с массой надземной части в сухом состоянии 8…10 г. Пришлось внести изменения в производство. Прежде всего, увеличили срок выращивания контейнеризированных сеянцев до двух лет, а чтобы обеспечить оптимальное соотношение масс корневой системы и надземной части сеянца, потребовалось увеличить объем корнезакрывающего кома до 400 см³ и более (Бирцева, Извекова, 1988; Жигунов, Гомельский, Маслаков и др., 1990). Необходимость увеличения объема контейнера для получения качественного посадочного материала при закладке культур на богатых почвах признается многими зарубежными исследователями (Dusek, 1981; Sicheres, 1982; Tinus, 1982). При высоком уровне механизации процесса выращивания и большом выпуске продукции производство оказывается рентабельным в случае размещения 100 растений на 1 м² площади (Tomasebic, 1981). Увеличение объема корнезакрывающего кома ведет к снижению густоты растений, вследствие чего площадь теплиц используется менее выгодно. Для снижения стоимостных характеристик посадочного материала были предложены двухротационные схемы посевов в теплицах летнего типа с доращиванием ПМЗК на специально оборудованном полигоне рядом с теплицами, но в условиях открытого грунта (Жигунов, Козлова, 1988). При выращивании сеянцев в летней теплице необходимости в воздействии коротким днем нет. Поздние сроки снятия пленочного покрытия, которые обеспечивают механическую защиту растений от ранних заморозков, создают благоприятный температурный режим и тем самым ускоряют формирование верхушечных почек, развитие защитных морфоанатомических структур и вызревание древесины (Белостоцкая, 1977). При многоротационной технологии сеянцы первой ротации выносят на открытую площадку во второй половине июня. Чтобы вызвать более раннее окончание роста и формировние верхушечных почек у ели,

68

необходимо фотопериодическое воздействие коротким днем (опускание штор из черной пленки). У сосны оно вызовет растяжение побега над почкой, рост настоящей хвои и формирование двухлетнего по габитусу растения. При соблюдении агротехники выращивания тепличный посадочный материал имеет высокий уровень устойчивости в зимнее время. Агротехника выращивания сеянцев хвойных пород в торфяном субстрате подробно изложена в практических рекомендациях (Производство контейнеризированных сеянцев, 1990). Рекомендуемая литература 1. Жигунов А.В.. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой. СПб.: СПбНИИЛХ, 2000. – 293 с. 2. Посадочный материал для создания плантационных культур // Сб. науч. тр. Л.: ЛенНИИЛХ, 1986. – 179 с. Контрольные вопросы 1. Назовите преимущества и недостатки посадочного материала с закрытой корневой системой 2. Какие виды контейнеров используются в современном лесном хозяйстве? 3. Какие операции входят в технологию тепличного выращивания контейнеров? 4. Зачем применяется регулирование фотопериода с помощью черной пленки? 5. Назовите параметры и основные составляющие конструкции теплиц для выращивания ПМЗК.

Глава 7. ЦЕЛЕВОЙ ПОСАДОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ Выбор оптимального вида посадочного материала определяется условиями лесокультурной площади, на которую он будет высажен (влажностью почвы на вырубке, интенсивностью ее зарастания нежелательной растительностью и др.), биологическими особенностями культивируемой породы, сроками и целями лесовыращивания. 7.1. Характеристика основных видов посадочного материала Сеянцы – это 1…4-летние растения, выращенные из семян в посевном отделении питомника или закрытом грунте. Выращивание сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием позволяет сократить расходы на дорогостоящие семена (в благоприятных условиях закрытого грунта всхожесть семян выше) и ускоряет получение стандартного посадочного материала на 1…1,5 года.

69

Что касается размеров, то мелкие сеянцы имеют преимущества перед крупными в условиях недостаточного увлажнения, поскольку расход воды на транспирацию у них будет минимальным, что облегчает прохождение периода приживания. Крупные сеянцы обладают более высокой конкурентоспособностью по отношению к нежелательной растительности, однако более требовательны к условиям приживания. Сеянцы могут быть с открытой или закрытой в торфяной субстрат корневой системой. Сеянцы с закрытой корневой системой период послепосадочной депрессии роста проходят быстрее, так как их корневая система меньше травмируется при перевозке, и они имеют запас влаги в субстрате, закрывающем корни. ПМЗК незаменим в сложных лесорастительных условиях; при рекультивации земель, нарушенных горнотехническими работами (хвостохранилища, отвалы грунта после добычи полезных ископаемых, песчаные и глиняные карьеры, выработанные торфяники и т.п.), а также на землях с радиоактивным загрязнением, где использование ПМЗК позволяет автоматизировать процесс посадки культур. В лесной зоне однолетние сеянцы сосны из теплиц используются при посадке культур на сухих почвах, а также при закладке школ для выращивания саженцев (1т+2). Сеянцы сосны в двухлетнем возрасте (средняя высота 9 см, масса 1,4 г) имеют оптимальное соотношение массы тонких корней и надземной части (в среднем 1:9), что обеспечивает хорошую приживаемость культур в различных лесорастительных условиях. Это основной вид посадочного материала для искусственного возобновления сосны (рис. 19).

Рис. 19. Стандартный 2-летний сеянец сосны обыкновенной

70

При работе с ним особое внимание следует обратить на сохранение влажного состояния корней. Подсохшие корни теряют способность к регенерации, а придаточных корней сосна не образует. У 3-летних сеянцев сосны ухудшается соотношение между надземной частью и корнями, что может снизить показатели приживаемости культур в засушливое лето. Двухлетние сеянцы ПМЗК (рис. 20) стоят дороже, но они быстрее растут и с меньшими потерями проходят послепосадочный период, что позволяет удлинить оптимальный срок закладки лесных культур.

Рис. 20. Двухлетний сеянец сосны в контейнере объемом 0,4 л

Двухлетние сеянцы ели из открытого грунта и теплиц (средняя высота 14 см, масса 0,7 г) можно использовать для посадки культур на супесчаных, хорошо дренированных почвах, но лучше посадить ими школу в лесном питомнике (рис. 21). Дело в том, что в первые годы ель растет медленно, и желательно этот период пройти в питомнике на высоком агрофоне с подкормками и уходом. В культурах мелкие сеянцы ели забиваются травой и требуют многократных уходов.

71

Рис. 21. Двухлетний сеянец ели, выращенный в теплице в контейнере объемом 0,2 л

Трехлетние сеянцы ели из открытого грунта (средняя высота 24 см, масса 3,9 г) широко используются для закладки культур с предварительной обработкой почвы (рис. 22). Они имеют оптимальное (1:3) соотношение массы корней к надземной части, что обеспечивает, как правило, хорошую приживаемость культур. Посадочная депрессия длится 1…2 года, в период «большого» роста ель вступает на 5…6-й год после посадки. Сеянцы удобны при перевозке на далекие расстояния в различных видах упаковки. Однако для обеспечения удовлетворительной (60…75 %) сохранности культур, посадке сеянцев должна предшествовать механизированная обработка почвы, так как на плотной, задерневшей почве имеет место большой отпад, а в процессе выращивания культур требуется проведение 3…5 агротехнических уходов.

72

Рис. 22. Трехлетний сеянец ели, выращенный в открытом грунте

Четырехлетние сеянцы ели надо выращивать с точным высевом уменьшенной (до 20…25 кг/га) нормы семян, 1…2-кратной подрезкой корней и систематическими подкормками на фоне достаточной высокой (4…6 %) обеспеченности почвы посевного отделения гумусом и подвижными формами основных элементов питания. При нарушении этих технологических условий сеянцы будут иметь слабое, недостаточное развитие тонких всасывающих корней, нарушенное соотношение между высотой и диаметром корневой шейки, между массой надземной части и массой тонких корней, что отрицательно влияет на приживаемость, сохранность, темпы роста культур ели в первое десятилетие. В производственных условиях иногда используются сеянцы-дички, которые выкапывают вблизи мест посадки с глыбкой. Главным недостатком дичков является асимметричная, слабо мочковатая корневая система. Саженцы выращивают путем пересадки на 2…3 года в школьное отделение питомника сеянцев или укорененных черенков. Чаще всего школу закладывают посадкой весной 2…3-летних сеянцев из открытого грунта, получая через два года саженцы 2+2, 2+3. При посадке в школу однолетних сеянцев из теплиц с корневой системой, закрытой в субстрат объемом 0,1…0,2 л, срок посадки можно перенести на лето, а период выращивания в школе сократить на 0,5…1 год. Четырехлетние саженцы ели (2+2) имеют среднюю высоту 30…32 см, диаметр 7…8 мм и оптимальное (1:3) соотношение масс надземной части и корней (рис. 23).

73

Рис. 23. Стандартный саженец ели 2+2

Параметры саженцев отдельных партий могут существенно различаться между собой в зависимости от уровня агротехники, возраста и размера сеянцев, используемых для посадки в школу. При недостаточно высоком агрофоне за два года в школе не удается получить нормативное количество стандартных саженцев ели, поэтому их задерживают там еще на один год. В 5-летнем возрасте действующему стандарту ОСТ 56-98-93 «Сеянцы и саженцы основных древесных и кустарниковых пород» (Технические условия) соответствуют уже почти 100 % саженцев ели, но в связи с продлением срока выращивания на одном месте без пересадки соотношение масс тонких корней и надземной части может ухудшиться. Это на 0,5…1 год удлинит период послепосадочной депрессии роста. При задержке с выкопкой рекомендуется подрезка корней саженцев ели в середине августа с четвертого года выращивания. Саженцы сосны с открытыми корнями обычно получают за 3…4 года: 1т+2, 2т+1, 2+2 (выращивание в теплице + доращивание в открытом грунте). Этот вид посадочного материала требует большого внимания в предпосадочный период (упаковка, транспортировка, хранение), но значительно устойчивее сеянцев в борьбе с сорной растительностью. Для сосны особенно актуальна технология закрытия корней в торфяной субстрат: как при посадке сеянцев ПМЗК из малообъемных контейнеров в школу, так и при закладке культур 2-летними сеянцами, выращенными в контейнере объемом 0,4 л (средняя высота 36 см, масса 8,3 г). При

74

увеличении объема контейнера до 0,8…1 л масса сеянцев возрастает в два раза, что соответственно улучшает рост культур (рис. 24).

Рис. 24. Трехлетний саженец сосны в контейнере объемом 1,5 л, выращенный за два года в теплице в контейнере объемом 0,4 л с последующей пересадкой в 1,5-литровый контейнер и с содержанием на открытой площадке в течение года Саженцы типа «Брикет» (1т+1т) имеют массу в два раза меньшую по сравнению с сеянцами в контейнере при том же сроке выращивания и объеме субстрата, что объясняется депрессией роста после брикетирования. Перевалка 2-летних сеянцев ПМЗК в контейнеры бóльшего объема (1…1,5 л) позволяет значительно увеличить массу посадочного материала. Чтобы сделать этот прием экономически рентабельным, рекомендуется тепличные сеянцы выращивать в теплицах в контейнерах объемом 0,2…0,4 л, а затем доращивать их в контейнерах бóльшего объема на специальном полигоне в открытом грунте, где площадь не лимитирована, а условия водоснабжения и питания близки к оптимальным. Такая технология позволяет получить крупные саженцы, адаптированные к условиям открытого грунта, и при этом существенно сократить затраты,

75

поскольку при выращивании в теплицах 70 % расходов приходится на их содержание. Если рассмотреть структуру затрат на выращивание 1 га лесных культур с учетом густоты посадки и кратности агротехнических уходов, то окажется, что стоимость закладки культур ели и сосны стандартными саженцами близка к таковой при закладке сеянцами, ввиду сокращения густоты культур и кратности уходов. Для получения укрупненных саженцев (гейстеров) 4-летние саженцы ели пересаживают еще на два года во вторую школу. Гейстеры (2+2+2) имеют компактную, сильно мочковатую корневую систему, диаметр стволика у корневой шейки 8 мм и более, а высоту 60…80 см. Их высаживают под лопату и получают приживаемость 95…100 %. При выращивании без второго перешколивания (2+4), даже после проведения подрезки корневой системы, саженцы ели выше, но имеют недостаточное количество тонких всасывающих корней, что усиливает послепосадочный шок и замедляет рост культур в первые годы на лесокультурной площади (рис. 25).

Рис. 25. Укрупненные 6-летние саженцы ели: слева – с подрезкой корней (2+4), справа – с двумя пересадками (2+2+2)

При использовании гейстеров – затраты на посадочный материал возрастают в 2…2,5 раза, но ввиду отсутствия необходимости в агротехнических уходах и первом разреживании общая сумма расходов увеличивается всего на 20…30 %, а скорость роста культур будет значительно выше. Использование укрупненного посадочного материала со специально сформированной корневой системой весьма ощутимо ускоряет рост культур (табл. 2), что очень важно при интенсивном лесовыращивании и

76 Таблица 2 Сравнение роста культур сосны и ели на пластах плуга ПКЛН-500А в кислично-черничных лесорастительных условиях Возраст посадочного материала, лет

Характеристика саженцев Н, см

Масса надземной части, г

2+2 2+2+2

33,9±0,57 49,0±1,02

11,3±0,30 91,6±8,20

2+2

24,0±0,80

10,6±0,70

Масса корней, г

Культуры в 5 лет D0, мм

Н, см

Ель европейская 4,2±0,27 26,3±1,7 134±4,5 30,8±2,89 33,8±1,1 174±6,4 Сосна обыкновенная 3,7±0,30 30,3±1,6 147±4,9

Культуры в 10 лет Сохранность, %

D1,3, мм

Н, см

D2H, см3

96 94

40,0±1,7 53,6±2,2

398±17 474±18

6368 13618

76

41,2±2,6

347±16

5890

77

на лесокультурных площадях с экстремальными условиями (морозобойные ямы, склоны, где невозможно осуществить уходы и т.п.). Существующее мнение, что посадки, сделанные саженцами по целине без обработки почвы посадочных мест, не нуждаются в уходах – ошибочно и приводит к потере культур на больших площадках. Сильное (свыше 100 г сухой массы на 1 м²) зарастание посадок крупнотравьем, малиной, вьющимися бобовыми, вейниками, луговиком извилистым вызывает большой (до 60 %) отпад посадок и существенное (на 15…40 %) снижение темпов роста культур. В кислично-черничных условиях, как минимум, надо будет сделать по одному уходу на втором или третьем году выращивания. На переувлажненных почвах культуры гибнут вследствие вымокания, так как использование более крупного посадочного материала не может компенсировать нарушений водно-воздушного режима в корнеобитаемом слое почвы. 7.2. Посадочный материал для ускоренного лесовыращивания Изменчивость признаков в пределах вида является непременным свойством биологических объектов. Она проявляется на различных уровнях – популяционном и индивидуальном. Общая, оцениваемая по внешним признакам, фенотипическая изменчивость (фенотип) обусловлена двумя основными компонентами: влиянием на биогруппу или особь условий внешней среды и их генетическими свойствами (генотипом). Отбор особей быстрого роста (деревьев-лидеров в насаждении) эффективен тогда, когда лучший фенотип в значительной степени обусловлен генотипом, а не только условиями среды (рис. 26). По данным Е.Л. Маслакова (1984), лучшие быстрорастущие деревья составляют по численности 2/5...1/3 популяции. По массе они растут быстрее средних в 1,5...1,8 раза и производят в течение жизни древостоя 2/3...3/4 его общей биологической и древесной массы. Они, как правило, являются и самыми устойчивыми в борьбе за существование. В 10-летних культурах сосны шанс отстающих деревьев переместиться в число лидеров всего 2 %. У деревьев средней ранговой группы таких шансов больше – около 18 %. С увеличением возраста возможность потери деревьямилидерами своего ведущего положения быстро уменьшается (табл. 3, 4).

78

Рис. 26. Рост саженцев ели разных ранговых групп по диаметру Таблица 3 Влияние массы и интенсивности отбора саженцев ели на параметры лесных культур 13-летнего возраста в кислично-черничных лесорастительных условиях Вариант опыта Средняя масса саженца, г: 5 10 30 в т. ч. с августовским приростом 60 в т. ч. с августовским приростом Интенсивность отбора по массе, %: 100 50 25 10 1

Возраст саженца, лет

Н, см

D1,3, см

D2H, дм3

2+2 2+2 2+2

427 475 537

4,9±0,17 5,7±0,20 6,5±0,24

10,2 15,4 22,7

2+2

575

7,0±0,29

28,2

2+2+2

600

7,1±0,20

30,2

2+2+2

659

7,8±0,24

40,1

2+2 2+2 2+2 2+2 2+2

481 537 572 611 620

5,6±0,19 6,0±0,18 6,7±0,20 7,1±0,16 7,4±0,19

15,1 19,3 25,7 30,8 34

В одной и той же партии посадочного материала особи наиболее крупных ранговых групп превосходят особи из нижних ранговых групп по линейным размерам в два, а по массе - в три раза.

79

Таблица 4 Показатели сохранности, роста культур ели и сосны в зависимости от диаметра корневой шейки контейнеризированных сеянцев (объем корнезакрывающего кома 0,4 литра) в черничных лесорастительных условиях при посадке по сплошной вспашке (Жигунов, 2000) Диаметр корневой шейки сеянцев, мм

6-летние культуры Сохранность, %

D, мм

Н, см

10-летние культуры D2Н, %

D, мм

H, см

D2H, %

Двухлетние сеянцы ели 2,1…2,5

80

17±0,5

106±3,4

100

40±1,7

278±10,3

100

2,6…3,0

89

18±0,7

108±3,7

114

43±1,7

299±11,0

124

3,1…3,5

88

20±0,6

116±3,8

152

51±1,5

333±9,7

195

3,6…4,0

90

21±0,5

125±3,0

180

52±1,4

342±9,0

208

4,1…4,5

90

23±0,7

131±4,3

226

61±2,6

387±16,4

324

4,6…5,0

89

23±0,7

133±4,0

230

54±2,2

380±14,4

249

5,1…5,5

91

28±0,8

154±4,1

394

59±1,7

370±11,4

290

5,6…6,0

100

29±0,1

166±6,3

456

65±1,9

396±13,2

376

6,1…6,5

100

32±0,9

181±4,7

605

69±1,9

464±7,6

497

6,6…7,0

100

34±0,8

199±7,3

752

82±2,5

464±7,6

701

2,1…3,0

29

Двухлетние сеянцы сосны 28±1,8 121±3,2 100

3,1…4,0

58

33±1,1

143±3,2

459

60±2,8

370±3,6

109

4,1…5,0

71

35±1,0

154±3,2

556

57±2,5

360±3,2

95

5,1…6,0

86

42±0,9

178±2,8

926

71±2,1

450±2,8

185

6,1…7,0

93

47±0,9

192±3,2

1251

81±1,8

440±3,2

235

7,1…8,0

100

53±1,1

214±3,8

1773

91±1,8

470±3,8

317

61±5,2

330±8,2

100

Отбор 50 % лучших особей обеспечивает получение средней массы надземной части саженцев на 25...30 %, 25 % лучших – на 60...65 %, 10 % лучших – на 100...150 % больше в сравнении с контролем. Влияние массового положительного отбора саженцев на рост культур показано в табл. 2-4. Различия в росте посадок по вариантам отбора остаются существенными до 10...15 лет, пока насаждения не сомкнутся (табл. 4).

80

Сомкнувшиеся культуры необходимо разредить до оптимальной густоты. Чем хуже лесорастительные условия на культивируемой площади, тем выше эффективность отбора. Использование эффекта массового положительного отбора деревьев будущего среди саженцев позволяет снизить исходную густоту лесных культур за счет исключения мало перспективных особей, а также уменьшить затраты на агротехнические уходы и первое, невыгодное по коммерческим соображениям, разреживание. Обобщение данных ряда исследователей (Попов, Тучин, Сурсо, 1986; Методы отбора и ранней диагностики наследственных свойств плюсовых деревьев сосны и ели, 1973) позволяет сформулировать комплекс признаков для диагностики особей быстрого роста на ранних этапа онтогенеза. Ель европейская – увеличенные на 20 % и более, в сравнении со средними для партии саженцев, общая масса и диаметр корневой шейки; большой годичный прирост; крупная хвоя; интенсивное образование ветвей второго и третьего порядков; при опасности раннелетних заморозков – позднее начало и окончание роста. Во время сбора семян предпочтительны ели с гребенчатым типом ветвления. Ошибки (обычно 20...30 %), возможные при отборе посадочного материала по комплексу указанных признаков в предпосадочный период, можно исправить во время первого разреживания культур, оставляя хорошо растущие особи ели с четко выраженной мутовчатостью. Сосна обыкновенная – увеличенные общая масса и диаметр корневой шейки сеянца; почки крупные, числом более пяти, длиной более 1,5 см, длина хвои свыше 6 см; особи с тремя хвоинками. Поэтапное (25 % лучших сеянцев для посадки в школу, 50 % лучших саженцев для закладки культур) выделение наиболее крупных по массе особей с учетом комплекса признаков быстрого роста позволяет в экономически рентабельных рамках увеличить представленность деревьев с генетически обусловленной высокой потенцией роста и сократить время послепосадочной депрессии. Выращивание целевого посадочного материала для лесосырьевых плантаций организуется на питомниках с высоким агрофоном. Рекомендуемая литература 1. Жигунов А.В. Теория и практика выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой. СПб.: СПбНИИЛХ, 2000. – 293 с. 2. Посадочный материал для создания плантационных культур. Сб. науч. тр. / Редкол.: Маслаков Е.Л. и др. Л.: ЛенНИИЛХ, 1986. – 179 с.

81

3. Смирнов Н.А. Выращивание посадочного материала для лесовосстановления. М.: Лесная пром-сть, 1981. – 169 с. Контрольные вопросы 1. Назовите требования к посадочному материалу для ускоренного лесовыращивания хвойных пород. 2. Назовите признаки ранней диагностики деревьев будущего для посадочного материала сосны обыкновенной. 3. Назовите признаки ранней диагностики лучших деревьев для посадочного материала ели европейской. 4. Какие требования предъявляются к технологии выращивания 4-летних сеянцев ели? 5. В чем преимущество укрупненного посадочного материала ели?

Глава 8. СИСТЕМА МАШИН ДЛЯ ПИТОМНИКОВ Федеральная целевая программа «Экология и природные ресурсы России (2002–2010 годы)», утвержденная Правительством РФ 7.12.2001 за № 860, предусматривает осуществить лесовосстановление на площади 6,9 млн. га и лесоразведение – на площади 23 тыс. га. Для выполнения этой программы, ежегодно требуется более 2,5 млрд. шт. посадочного материала различных лесных пород, в том числе приблизительно 2,0 млрд. шт. для лесовосстановления и 0,5 млрд. шт. для защитного лесоразведения. Это ставит проблему выращивания посадочного материала в разряд приоритетных государственных задач. В России функционируют 1443 постоянных лесных питомника, общая площадь которых составляет примерно 30 тыс. га. Результаты работы последних лет показывают, что плановый выход стандартных сеянцев сосны не достигнут каждым вторым, ели – каждым третьим питомником. Решить проблему выращивания стандартного посадочного материала сеянцев можно только с помощью современных интенсивных технологий. Прежде всего, это касается вопросов повышения плодородия почвы в паровых полях, расширения использования селекционно-улучшенных семян и применения новых агротехнических приемов, обеспечивающих экономный расход материалов и повышающих качество сеянцев и саженцев. Для условий северо-запада России перспективные технологии обработки почвы паровых полей и агротехники работ в посевном и школьном отделениях лесных питомников приведены в учебном пособии И.А. Марковой, А.В. Жигунова (2007). В Систему технологий и машин для выращивания посадочного материала (раздел III СТМ на период до 2010 года) входит указанная в табл. 5 техника. Она выпускается отечественными заводами и позволяет механизировать большинство технологических операций. Таблица 5

82

Система машин и оборудования для выращивания посадочного материала Технологическая операция 1

Марка машины, ПроизвоТяга Основные параметры оборудование дительность 2 3 4 5 Обработка почвы и внесение удобрений в паровое поле Глубина обработки Плуг 3- корпусный МТЗВспашка почвы до 30 см, ширина 0,3…0,8 га/ч ПЛН-3-35 80/82 0,9…1 м Плуг-лущильник Глубина обработки до Лущение стерни, МТЗПЛН-2-25 1…8 см, ширина 0,6…1,0 га/ч отвальная пахота 80/82 навесной 1,25 м Глубина обработки Дискование Борона дисковая МТЗдо 12 см, ширина 2,1 га/ч сидератов и почвы навесная БДН-3 80/82 3м Предпосевная обработка почвы

Фреза почвенная Т-16М, ФПШ-1,3 МТЗФП-1,3 80/82

Глубина обработки 0,21...0,2 га/ч до 8 см, ширина 1,3 м 0,3…0,5 га/ч

Планирование поверхности почвы Выравнивание вспаханной почвы, поделка гряд

Выравниватель почвы ВПН-5,6А Выравнивательгрядкоделатель ВГ-3,6

МТЗ80/82

Ширина захвата 5,6 м

2,3…2,5 га/ч

МТЗ80/82

Ширина захвата 3,6 м

0,8 га/ч

Предпосевная обработка почвы

Культиватор КПС-4

Технологическая операция Рыхление и выравнивание поля Погрузка извести, гипса, удобрений

Марка машины, оборудование Борона зубовая БЗСС-1+сцепка СНУ Погрузчик фронтальный ПФБ-Ф-6

Т-16М, МТЗ80/82

Ширина захвата 4 м, глубина рыхления 1,9…3,5 га/ч 6…12 см ПроизвоОсновные параметры дительность Глубина рыхления до 8 см, ширина захвата 1,2 га/ч 0,95 м

МТЗ80/82

Грузоподъемность 0,6 т

МТЗ80/82 Тяга

30 м³/ч

Транспортировка и внесение органических удобрений

Полуприцеп МТТ-8

МТЗ80/82

Емкость кузова 2,4 т

97 т/ч

Внесение органических удобрений

Разбрасыватель органических удобрений РОУ-6 М

МТЗ80/82

Емкость кузова 2,1…2,7 т ширина захвата 4…8 м

23 т/ч

83

1

Продолжение табл. 5 5

3 4 Посев и посадка Высев мелких Сеялка лесная Т-16, сыпучих семян универсальная МТЗ5, 6, 10, 20 строк 0,35 га/ч (сосна, ель и т.п.) СЛУ-5-20 80/82 Т-16, Разреженный посев Сеялка лесная МТЗ4, 5, 9 строк 0,5 га/ч семян хвойных пород навесная СЛН-5/9 80/82 Высев семян с Сеялка для Т-16, крылатками, в плодах и несыпучих семян МТЗСхема посева 3-рядная 0,17 га/ч в смеси со средой СПН-3 80/82 стратификации При 5-строчном – Сеялка крупно- Т-16, Рядовой высев желудей, 22,5 см, при 3плодных семян МТЗ1,05 га/ч каштана, лещины строчном - 45 см СКБ-5/3 80/82 между рядками Пневматическая Точечный высев МТЗ4-рядная, сеялка точечного 0,2…0,3 га/ч мелких семян 80/82 ширина захвата 1,5 м высева СКН- 4 Т-16, Посадка сеянцев в Сажалка школьная 25-25-25-25-50 см МТЗ0,1...0,15 га/ч школу СШ-3/5 Шаг посадки 0,1 м 80/82 Ширина захвата 1 м, Сажалка сеянцев и Т-16, шаг посадки 0,1 м, Посадка сеянцев и 0,09 га/ч черенков МТЗколичество рядов – черенков ССЧ-5/3 80/82 3…5 Мульчирование посевов Мульчирование посевов

2

Разбрасыватель мульчи и удобрений РМУ-0,8 Мульчирователь сетчатый МСН-1А

Т-16

Ширина захвата 1,1 м., 1,8...4,5 т/га объем кузова 1,1м3

Т-16, МТЗ80/82

Ширина захвата 1 м, 0,15…0,21 га/ч объем барабана 1 м

Прикатывание почвы Каток водоналивной МТЗперед посевом и гладкий 80/82 посадкой 3 КВГ-1,4 Посев сидератов: Т-16, Сеялка зерновая овес, горох, соя и МТЗтуковая СЗТ-3,6 т. п. 80/82

Посев семян кедра

Сеялка СКП-5

кедровая

МТЗ80/82, Т-16

Ширина захвата 1,4 м 1,9...3,3 га/ч Ширина захвата 3,6 м, глубина посева до 3,6 га/ч 2... 8 см

3… 5 строк

0,75 км/ч

84

1 Посев семян теплицах

2 Установка в мобильная для посева УМС-10

3

4

Продолжение табл. 5 5

-

Агротехнический уход за посевом и посадками Культиватор комУничтожение Ширина захвата бинированный сорняков и рыхление Т-16 1,5…1,6 м, глубина для питомников почвы рыхления 2...12 см ККП-1,5А Агротехнический Культиватор для Т-16 Ширина захвата уход и рыхление питомников 1,5м, глубина почвы КПС-1,5 рыхления 0,2...6 см Подрезка корней Корнеподрезчик МТЗШирина захвата 1,2 навесной 80/82 м, глубина универсальный подрезки КНУ-1,2;КПРШ8…15 см, высота 1,2; ППК-1,2 растений до 40 см Обработка посевов и ПодкормщикМТЗШирина захвата 4, паров химикатами опрыскиватель 80/82 5, 6 и 16,2 м, ПОМ-630 ёмкость бака 630 л; внесение в почву на глубину до 29 см Обработка посевов Агрегат лесной МТЗВысота обработки химикатами химический 80/82 до 27 м, емкость АЛХ-2 бака 367 л

1,25 тыс. шт./ч

0,12…0,36 га/ч 0,2…0,5 га/ч 0,23...0.47 га/ч

8,2 га/ч

1,35...9,22 га/ч, химикат в почву – 0,8...1,0 га/ч В комплект входит 0,57 га/ч насосная станция СНП-50/80Б 47,2 л воды/ч Ширина захвата 0,64...2,5 га/ч 1,5...4 м

Полив посевов

Комплект ирригационный КИ-50 «Радуга»

Т-16, МТЗ80/82

Химическая защита леса от нежелательной растительности Химическая обработка лесных насаждений Полив, внесение подкормок в теплицах

Опрыскиватель лесной навесной ОЛН-1

Т-16, МТЗ 80/82

Опрыскивательвентилятор ОП-2000-2 Дождеватель передвижной ДПТ-2,5

МТЗ80/82

Ширина захвата 15...20 м

5 га/ч

1,8 кВт

Ширина захвата 9 м скорость перемещения 3,5 м/мин

0,24 га/ч

85

Продолжение табл. 5 1 2 3 4 5 Выкопка и сортировка посадочного материала Выкопка сеянцев и Выкопочная МТЗ- Ширина захвата 0,2...0,3 га/ч саженцев машина ВМ-1,25 80/82, 1,25 м, глубина Т-74 выкопки до 30 см Машина МТЗ- Ширина захвата 0,2...0,4 га/ч выкопочная 80/82, 1,25 м, глубина МВ-1,3 Т-74 выкопки до 30 см Плуг выкопочный МТЗ- Ширина захвата 0,08...0,18 навесной ВПН-2 80/82 0,55...1,05 м, глубина га/ч выкопки до 40 см Скоба МТЗ- Ширина захвата 1,2 до 0,3 га/ч выкопочная 80/82 м, глубина выкопки навесная НВС-1,2 14...30 см Подрезка корней и Корнеподрезчик- МТЗ- Ширина захвата 1,1м 0,25 га/ч выкопка сеянцев копач ККС-2 80/82

Завершающим новый комплекс машин для выращивания посадочного материала в открытом грунте является оборудование для сортировки сеянцев и саженцев ОС-1 с укладкой в тару, состоящее из конвейера с приводом, рабочих мест для 6 сортировщиков и двух приемщиков. Скорость перемещения транспортерной ленты 0,15 м/с. По результатам приемочных испытаний оборудование ОС-1 рекомендовано к постановке на производство. Важное значение в получении стандартного посадочного материала имеет качество высеваемых семян, которое зависит от способов их заготовки и обработки. Создан комплекс опытных образцов машин и оборудования, включающий: - оборудование для сбора шишек с растущих деревьев хвойных пород ОСШ-1; - сушилку малогабаритную СМ-45; - барабан для отбивки шишек БОШ-4; - агрегат для мокрого обескрыливания семян АМО-5; - пневмосепаратор ПЛС-5М. Этот комплекс обеспечивает полное выделение семян из шишек, высокое качество процесса их сушки и дальнейшей обработки. Увеличивает степень очистки лесосеменного сырья от мелких и неполноценных семян на 30…40 %. Показатели всхожести получаемых семян достигают 88…94 % (Казаков, 2002). Опытно-производственную проверку прошел и новый комплект малогабаритных машин, обеспечивающий механизацию работ по выращиванию сеянцев во временных питомниках и арочных пленочных

86

теплицах. В него входят: тележка самоходная ТС-350 с передней и задней навесками (скорость движения 2, 4, 6 и 12 км /ч, мощность 5 кВт) и комплект навесного оборудования: - машина ротационная малогабаритная МРМ-1 для обработки почвы (ширина гряд 1 м, глубина рыхления 4…8 см, плотность почвы не более 0,9 г/см³); - сеялка малогабаритная СМ-1; - культиватор малогабаритный КМ-1,5. Новый комплект малогабаритных машин дополняет существующий комплекс, снижает материалоемкость технологического процесса, более чем в три раза повышает уровень механизации работ. Рекомендуемая литература 1 Маркова И.А., Жигунов А.В.. Агротехника выращивания посадочного материала в лесных питомниках таежной зоны: Учебное пособие. СПб.: СПб ГЛТА, 2007. – 86 с. 2 Казаков В.И.. Совершенствование технологии выращивания посадочного материала ели на базе новой техники в питомниках лесной зоны. Автореф. дисс. … уч. степ. д. с.-х. н. Воронеж, 2002. – 41 с. 3 Система технологий и машин (СТМ) для выращивания посадочного материала (раздел III СТМ на период до 2010 года) // Лесохозяйственная информация, 2004, № 6, – С. 17-32. Контрольные задания Составить технологическую схему (операции, срок проведения, применяемые машины и механизмы, их производительность) на следующие виды работ: 1. Обработка почвы по системе черного пара. 2. Обработка почвы по системе раннего пара. 3. Обработка почвы по системе сидерального пара. 4. Выращивание саженцев ели 2+2 в школьном отделении питомника. 5. Выращивание 2-летних сеянцев сосны в открытом грунте посевного отделения.

87

ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ Глава 9. ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ ЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ Культуры целевого назначения (плантации) создают для получения определенных сортиментов древесины (балансов, пиловочника, рудстойки, виноградных кольев и т.п.), новогодних деревьев, орехов, плодов и ягод, ивового прута, дубильного корья, пробки (дуб пробковый, бархат амурский), гутты – млечного сока, идущего на изготовление гуттаперчи (бересклет, эвкомия). Плантации рекомендуется размещать ближе к месту потребления готовой продукции, что позволяет сократить расходы на перевозку сырья в 3…7 раз. 9.1. Лесосырьевые плантации хвойных пород Самый большой опыт интенсивного лесовыращивания накоплен в Новой Зеландии, где в настоящее время промышленные плантации сосны лучистой (Pinus radiata Don.) удовлетворяют 60 % общей потребности страны в древесине. На плантациях юга Африки, юго-восточных штатов США, в Южной Европе также большое внимание в деле производства пиловочника и балансов уделяется быстрорастущим соснам. Из других пород на плантациях выращивают тополя, эвкалипты, пихты, дугласии, кипарисы и ели. После энергетического кризиса возникли проекты создания энергетических плантаций ольхи, тополя, эвкалипта, ивы, так как по теплотворной способности древесная масса и нефть соотносятся как 2:1. Спецальные исследования, выполненные в Северо-Западном и Центральном регионах России О.И. Полубояриновым и Р.Б. Федоровым (1987), показали, что уменьшение плотности древесины на 10…13 % у сосны и на 2…5 % у ели, имеющие место в первые 30 лет ускоренного выращивания, не выходят за допустимые пределы для балансов или контролируются технологическим режимом (например, обрезкой сучьев в нижней части ствола – при производстве пиловочника). Это дает основание не специализировать лесосырьевую базу на заготовку лишь одного сортимента, например, балансов в ущерб пиловочнику. Однако в большинстве ситуаций стратегически более целесообразной будет ориентация не на 40…50, а на 60…70-летний цикл выращивания, при которой запас крупной древесины достигнет 400…600 м3/га, а расходы на получение дополнительного прироста будут минимальными, ибо в общей

88

стоимости лесовыращивания расходы на закладку культур составляют 40…50 %. Плантации позволяют при укороченном обороте рубки получить балансы ели (в 50…60 лет – 300…350 м3/га) и пиловочные бревна (в 60…70 лет – 400…450 м3/га). Плантационное лесовыращивание рекомендуется рассматривать как дополнение к традиционной форме многоцелевого хозяйства в лесу. Класс бонитета плантационных культур по соображениям экономической целесообразности должен быть не ниже второго. По условиям климата, обеспеченности рабочей силой, развитию инфраструктуры для целей плантационного лесовыращивания в наибольшей мере подходит европейско-уральская часть лесной зоны России – зона смешанных, широколиственных лесов, подзона южной тайги. В качестве оcновных пород рекомендуются ель европейская (на балансы и пиловочник), сосна обыкновенная и лиственница (на пиловочник), береза повислая (на фанерный кряж). В суровых климатических условиях подзоны средней тайги допустима закладка плантаций только сосны, поскольку ель будет страдать от заморозков. Факторы, обеспечивающие успешный рост плантационных культур: 1. Благоприятные для выращиваемой породы почвенноклиматические условия. 2. Дифференцированная по регионам и лесорастительным условиям обработка почвы, обеспечивающая создание высокого агрофона в зоне размещения корневых систем культур. 3. Использование для закладки культур высококачественного посадочного материала лучших генотипов, обладающих повышенной энергией роста, требуемым качеством получаемого сырья, устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. 4. Превентивная защита от конкурирующей растительности, вредителей и болезней. 5. Реализация режимов оптимальной густоты с учетом биологических особенностей выращиваемых пород и возможности максимальной механизации основных технологических процессов. 6. Поддержание высокого уровня плодородия почвы в течение всего цикла выращивания культур путем применения научно обоснованной агротехники работ, системы удобрений и уходов. Требования к участкам для закладки плантационных культур. Чтобы обеспечить высокую производительность машин и механизмов плантационные культуры желательно создавать в виде крупных массивов (300 га и более). Минимальная площадь дендрополя – 10 га. Рельеф ровный или слегка волнистый, не препятствующий работе водоотводящих

89

систем. Засоренность верхнего (0…30 см) слоя почвы камнями не должна превышать 20 м3/га. Для плантаций ели по уровню плодородия почвы соответствуют эдатопы В2, 3, C2, 3, D2, 3, а при условии осушения – С4, D4; для плантаций сосны – В2, 3, C2, 3, при условии осушения – В4, 5, С4. Глубина залегания плотного корне- и водонепроницаемого горизонта должна быть не менее 40 см. Площадь, подготовленная к закладке плантаций, должна иметь дорожную сеть, обеспечивающую подъезд транспортных средств к каждому участку, и глубину залегания почвенно-грунтовых вод к началу вегетации не менее 30 см. Расстояние между рядами культур 2,0…4,5 м. В указанном диапазоне допускается чередование узких и широких междурядий. Подготовка лесокультурной площади. В состав подготовительных работ входят: − расчистка площади от древесной растительности, порубочных остатков и валежа; − разбивка на местности запроектированных дорог, проездов, осушительных каналов, противопожарных барьеров и опушек, пожарных водоемов, рядов культур и пр.; − корчевка пней или удаление только их надземной части в местах, где они будут мешать работе почвообрабатывающих орудий; − известкование почвы при рН ниже 4,0…3,5. Расчистку площади выполняют в сухое время года. Собранные древесные остатки перерабатывают на щепу, сжигают или после измельчения равномерно разбрасывают по площади. Количество оставляемых крупных древесных остатков (длиной более 1,5 м, диаметром свыше 8 см) не должно превышать 15 м3/га. Это уменьшает количество поломок техники и обеспечивает качественную работу почвообрабатывающих орудий. Осушительную сеть прокладывают на тех участках, где к середине мая почвенно-грунтовые воды стоят выше отметки 30 см от поверхности почвы (гигротопы с индексом 3...5). Проводят эти работы на основании заранее составленных проектов. Дороги должны обеспечивать возможность подъезда грузовых автомобилей к каждому участку, а тракторных агрегатов – к каждому ряду деревьев с возможностью разворота при заезде на очередной гон. Оптимальная длина гонов – 250…500 м. В местах пересечения дорог и мелиоративных каналов устраивают переезды. Наиболее дорогой и энергоемкой операцией является корчевка пней. Она необходима на переувлажненных почвах для того чтобы по лесокультурным бороздам сбросить в водоприемник избыток воды с

90

вырубки. Корчевку проводят в сухое время года в щадящем почву режиме. Пни отряхивают от почвы и используют в качестве сырья для последующей переработки или укладывают на перегнивание в каждое второе или четвертое междурядье (рис. 27).

Рис. 27. Схема размещения лесокультурных полос при узкополосной корчевке пней (полоса с пнями, посадка саженцев, полоса для прохода техники, посадка саженцев, полоса с пнями). Расстояния даны в метрах

Заключительной операцией является известкование сильнокислых почв до рН 4,5. Лучшими материалами для этой цели являются доломитовая мука или сланцевая зола, содержащие, кроме кальция, еще магний, калий и некоторые микроэлементы. Для повышения рН на 0,1 единицы надо 0,15…0,60 т/га СаСО3 (на торфяных и суглинистых почвах больше, чем на песчаных). Для внесения известковых материалов используются тракторные разбрасыватели. Обработка почвы. Надлежащей обработке почвы при закладке плантаций придается первостепенное значение. Она должна улучшить водно-воздушный и тепловой режимы почвы, повысить ее потенциальное и актуальное плодородие, защитить культуры (по крайней мере, сразу после посадки) от конкуренции травяных растений, обеспечить возможность высококачественной посадки при соблюдении параллельности рядов выращиваемых растений, ширины междурядий и шага посадки. Обработку почвы (чаще всего механическую) проводят, как правило, в год, предшествующий посадке культур. Способ и технические средства выбирают в зависимости от лесорастительных условий. В зоне смешанных и широколиственных лесов на свежих достаточно дренированных почвах микроповышения не формируют. В эдатопах В2 и С2 на вырубках с высотой пней до 15 см и не задерневшими, рыхлыми почвами рекомендуется проводить сплошное или ленточное рыхление дисковыми боронами или фрезами на глубину 8…15 см в два-три следа. За два прохода дисковым плугом типа ПЛД-1.2 формируют гряду высотой 8…10 см, на которой затем высаживают два ряда деревьев (рис. 28).

91

Рис. 28. Размещение сдвоенных рядов культур при обработке почвы плугом ПЛД-1,2. Размеры даны в метрах

В этих условиях хорошие результаты дает вспашка почвы плугом ПКЛ-70 с последующей 2…3-кратной обработкой борозды и пластов дисковыми боронами, работающими «всвал». В результате образуются глубоко взрыхленные полосы, по которым посадка культур осуществляется машиной МЛУ-1 (Штукин, 2004). При использовании плуга «Дельта» финского производства на тракторе «Катерпиллер» с мощной гидравликой корчевка пней не требуется. На землях бывшего сельскохозяйственного пользования чаще всего применяется сплошная вспашка, которую на плотных почвах сочетают с безотвальным рыхлением на глубину 50…70 см. При этом необходимо разрушить подпахотную «подошву», иначе культуры образуют поверхностную корневую систему, что может быть причиной ветровала посадок в стадии жердняка. Чтобы не было ухудшения лесорастительных свойств почвы, после хвойных на 30…35 лет создают плантацию лиственной породы, например, березы повислой. При сильном задернении почвы рекомендуется черный пар в сочетании с химическим подавлением травяной растительности (арсенал в дозе 2…3 л/га путем опрыскивания, с июня по август, можно в сочетании с глифосатом 5…8 л/га). Срок посадки сеянцев с открытыми корнями – весной следующего года. Нежелательная растительность будет подавлена на два года. Чтобы окупить затраты на закладку плантаций, в течение первых лет ротации в междурядьях культур можно выращивать овес, рожь, лекарственные травы, картофель и т.п. Посадка и посадочный материал. Лесосырьевые плантации закладывают чистыми по составу или смешанными – 5С5Е, 7СЗЕ, 7ЕЗС в зависимости от специфики почвенных условий. Естественное возобновление лиственных пород допускается в составе не более 2…3 единиц. Посадочный материал выращивают из районированных семян с улучшенными наследственными свойствами при обязательным отборе лучших особей (30…50 % от партии стандартного посадочного

92

материала). Ель сажают саженцами 2+2, 2+3, 2т+1 или 2+2+2, сосну – отборными 2-летними сеянцами ПМЗК или ОКС, в подзоне средней и южной тайги могут быть использованы саженцы 1т+2. Посадочный материал для плантаций выращивают в питомниках с высоким агрофоном, что позволяет сделать эффективный отбор как прием массовой селекции и получить компактную корневую систему с большим числом всасывающих корней. Посадка осуществляется весной до распускания почек, с обязательным выполнением профилактической защитной обработки посадочного материала от соснового долгоносика и шютте обыкновенного. Для продления срока посадки используется ПМЗК. Следует иметь в виду, что подсушивание корней в предпосадочный период не только снижает приживаемость, но и ослабляет темпы роста саженцев в течение первых 5 лет выращивания. В качестве минимальной может быть рекомендована исходная густота 2,5 тыс. шт./га саженцев ели 2+3 и 3,5 тыс. шт./гa отборных 2…3летних сеянцев сосны или саженцев 1т+2, 2т+1 – при высоком генетическом качестве посадочного материала. Использование мелких сеянцев сосны и нестандартных саженцев ели значительно снижает эффективность всего комплекса работ по ускоренному лесовыращиванию в первом классе возраста культур. Шаг посадки сеянцев – 0,7…0,8 м, саженцев – 1,0…1,5 м в зависимости от их размера. Размещение – рядовое, возможно и биогруппами, но в рядах, что обеспечит возможность механизированного ухода за плантациями. Оптимальная густота культур в процессе выращивания. Важнейшим элементом стратегии ускоренного лесовыращивания являются интенсивный отбор и устранение худших деревьев популяции с тем, чтобы древесный запас накапливался деревьями-лидерами с повышенной потенцией роста. Разреживания должны своевременно снижать напряженность внутривидовой конкуренции и тем самым способствовать форсированному росту деревьев-лидеров (табл. 6). Первое разреживание культур сосны проводится в 9…13 лет, ели – в 11…15 лет. Деревья-лидеры, не имеющие пороков, не вырубаются, даже когда растут рядом друг с другом. Если расстояние между лидерами оказывается больше предельного (4…4,5 м), между ними допускается оставлять деревья более низких рангов. Второе разреживание в культурах сосны проводят в 21…25 лет, в культурах ели – в 25…30 лет. Кроме отставших в росте удаляют деревья с выраженными пороками ствола и кроны. Необходимо стремиться к равномерному размещению деревьев по площади с расстоянием между

93

оставляемыми деревьями не более 5 м. В культурах на балансы это разреживание является последним.

Номер разреживани я

Таблица 6 Сроки проведения разреживаний и густота плантационных культур после разреживаний, тыс. экз./га

Возраст культур, лет

Ель Густота при ориентировании на заданные сортименты, тыс. экз./га Балансы Пиловочник

Возраст культур, лет

Сосна Густота при ориентировании на заданные сортименты, тыс. экз./га Балансы Пиловочник

Подзона средней и южной тайги 1

12…15

1,8...2,5

1,8…2,2

11…13

2,0...3,0

1,8…2,5

2

25…30

1,5...2,0

1,2…1,5

21…25

1,5...2,0

1,2…1,5

3

35…40

-

0,7…0,1

35…40

-

0,6…0,9

Зона смешанных и широколиственных лесов 1

11…14

1,8...3,0

1,8…3,0

9…12

2,0...3,0

2,0…3,0

2

25…30

1,5...2,0

1,2…1,7

21…25

1,5...2,0

1,2…2,0

3

35…40

-

0,8…0,1

35…40

-

0,7…0,9

Третье разреживание проводится в возрасте 35…40 лет при ориентации плантаций на получение пиловочника. Способ отбора деревьев преимущественно низовой, размещение – по возможности равномерное. Более сильные разреживания (нижний предел густоты в табл. 6) рекомендуются для древостоев I-Iа класса бонитета, более слабые (верхний предел густоты) – для древостоев II класса бонитета. Обрезка ветвей. Цель этой технологической операции – улучшить качество получаемой древесины. Обрезку ветвей проводят в два приема, приуроченных ко второму и третьему разреживанию культур, предназначенных для получения пиловочника. После обрезки ветвей на дереве должно оставаться не менее 5…6 мутовок и 1/2 кроны по ее длине. Ведут обрезку с февраля по апрель или с июля по ноябрь с использованием ручного инструмента ОВ-3. Ограничение роста травы и деревьев лиственных пород. Заглушение порослью осины, березы, ольхи, ивы и других пород – наиболее распространенная причина отпада и замедленного роста деревьев в культурах. В то же время лиственные снижают степень повреждения ели

94

поздними заморозками. Исходя из этого, предлагаются два варианта ухода за составом плантации: а) поросль удалять полностью химическим методом вместе с травой еще до первого разреживания; б) на морозобойных площадях в культурах ели удаление поросли осуществлять только в полосах шириной 1,0…1,5 м вдоль ряда посадок, сохраняя лиственные в центре междурядья. В качестве основных препаратов в культурах ели используют глифосат – 6…8 л/га в августе – сентябре после окончания активного роста ели); в культурах сосны наиболее эффективно применение баковой смеси глифосат + анкор-85 (4…6 л/га + 150…200 г/га). Опрыскивание проводят в августе – сентябре. Защитное действие обработки продолжается в течение 1,5…2 сезонов. Оба препарата обладают комплексным действием, то есть подавляют рост трав и деревьев лиственных пород. При выращивании плантаций березы для устранения нежелательной растительности используют препарат эллай – 0,1…0,2 кг/га (Применение гербицидов при уходе за лесом, 2005). На объектах, где применение химического метода по тем или иным причинам невозможно, используют катки-осветлители или мотоагрегаты типа «Секор». Подкормка плантационных культур. Для повышения актуального и потенциального плодородия почвы на плантациях в состав живого напочвенного покрова бедных песчаных почв рекомендуется вводить биологический мелиорант – многолетний люпин. На второй-третий год после посадки сосны люпин высевают в центральную часть широких междурядий в виде 1…2 строчек. Перед посевом люпина почву обрабатывают дисковой бороной. Посев делают рано весной, на глубину 1,5…2,5 см, расход семян – 10…20 кг/га. Перед посевом семена скарифицируют (намачивают, а затем перетирают с крупным песком) и обрабатывают люпиновым нитрагином или не подсушенной "люпиновой землей" из-под кустов многолетнего люпина. Один раз в два-три года сильно развившийся люпин ломают дисковой бороной, проходя по междурядьям в конце лета. Подкормка минеральными удобрениями рекомендуется как быстрая и эффективная мера улучшения состояния культур, но результативность этого приема не везде одинакова: ее снижают неблагоприятный водновоздушный режим почвы и интенсивное развитие конкурирующей растительности. При рН ниже 3,5 фосфаты превращаются в недоступные для растений соединения, поэтому на таких почвах сначала проводят известкование.

95

При закладке плантационных культур рекомендуется стартовое внесение фосфорных удобрений, которые стимулируют рост корней саженцев и повышают их устойчивость к неблагоприятным факторам. Их вносят в посадочную лунку (3…4 г двойного суперфосфата на саженец) или на поверхность почвы вокруг растения (6…8 г на 1 растение). В последующие годы удобряют только отстающие в росте, ослабленные болезнями культуры, а также культуры после рубок ухода. Правильный выбор под плантации достаточно плодородных площадей позволяет свести потребность в удобрениях к минимуму. На минеральных почвах культуры чаще всего нуждаются в подкормке азотными удобрениями. Дозы по действующему веществу в зависимости от возраста культур следующие: 10…15 лет – 80…100 кг/га; 20…30 лет – 120…150 кг/га; 40…50 лет – 160…200 кг/га. Необходимость в подкормке фосфорными и калийными удобрениями устанавливают на основе результатов почвенного или листового анализов: при содержании в слое почвы 0…30 см подвижных форм фосфора и калия менее чем по 4 г/м 2 назначают подкормку в дозе 3…5 г/м2 P2O5 и К2О. При необходимости внесения нескольких элементов используют комплексные удобрения – нитроаммофоску, диаммонитрофоску и др. Оптимальный срок работ – май-начало июня, по влажной почве. Защита плантационных культур от вредителей и болезней. В основу защиты плантационных культур от мышевидных грызунов, насекомых, вредителей и болезней должен быть положен интегральный метод, предусматривающий: а) систематический лесопатологический контроль в течение всего срока их выращивания и своевременный прогноз появления вредителей и болезней в количествах, превышающих порог вредоносности; б) широкое и систематическое проведение профилактических мероприятий; в) выбор и применение наиболее эффективных и совершенных в экологическом отношении средств защиты при оптимальных сроках и способах нанесения их на растения. Для защиты культур от мышевидных грызунов используют отравленные приманки (1 кг зерна пшеницы или ржи, 100 г воды, 5 г глифтора и 1,5…2 % подсолнечного масла). Приманку вносят из расчета 3 кг на 1 га путем равномерного рассева. Для защиты посадок от долгоносика эффективно предпосадочное опрыскивание саженцев пиретроидными препаратами при концентрации раствора 0,25 %. Для защиты культур от комплекса болезней хвои и ветвей (в том числе – соснового вертуна и шютте) рекомендуется обработка крон

96

посадок 0,1 % раствором одного из современных системных фунгицидов – байлетона, импакта, ридомила с расходом pacтвора 50…100 л/га. В целях профилактики корневых гнилей, вызываемых корневой губкой и опенком, при разреживании культур свежие пни необходимо обработать 20 % раствором мочевины или биопрепаратом пениофоры гигантской. Для профилактики раневых гнилей обдиры коры у деревьевлидеров надо обмазывать смесью олифы синтетической (95 %) и фунгицида (дерозал, байлетон или каптафол) – 5 %). Противопожарные мероприятия. По условиям возникновения пожаров плантационные культуры сосны всех возрастов и культуры ели до 20 лет относятся к насаждениям I класса пожарной опасности. Культуры ели старше 20 лет переходят во II-III класс пожарной опасности. Все противопожарные мероприятия проектируются и реализуются в расчете на обнаружение и тушение наземными средствами. Крупные массивы культур должны разделяться на блоки площадью 100…150 га. Между блоками формируют противопожарные заслоны из лиственных пород шириной 30…50 м. В центральной части заслона создают разрыв шириной 8…10 м, который используют в качестве дороги противопожарного назначения. Вдоль разрыва прокладывают минерализованные полосы шириной 1,5…2,0 м. В свою очередь крупные блоки разделяют противопожарными разрывами на более мелкие по 20…30 га. Проектируемые дороги и проезды должны обеспечить доставку к пожару людей и средств пожаротушения в течение 30 минут с момента его обнаружения. У дорог и проездов строят пожарные водоемы с расстоянием не более 1,5 км друг от друга. На дорогах по границам плантационных культур размещают плакаты и объявления, содержащие информацию об особой ценности и высокой пожарной опасности объектов. В пожароопасные периоды посещение плантаций посторонними лицами должно быть запрещено. На сопредельных площадях также должны приниматься меры, препятствующие возникновению и распространению лесных пожаров. 9.2. Плантации ивового прута Цель создания плантаций ив – получение сырья для изготовления плетеных изделий (корзин, мебели и др.). Основные виды ив, выращиваемых на плантациях: трехтычинковая, прутовидная, пурпурная, американская и др. Плантации закладывают на плодородных почвах с уклоном участка не более 5º. Целинные залежи и пахотные земли в поймах вспахивают на глубину 20...25 см с рыхлением почвоуглубителем до 40...50 см.

97

Оптимальная площадь квартала – 3,5 га, ширина межквартальных дорог – 4…5 м. Черенки для закладки плантаций нарезают из прутьев, заготовленных после наступления зимнего покоя или ранней весной до начала сокодвижения. Используют 1…2-летние прутья, 3/4 их длины от комля, верхнюю часть прута отбрасывают. Длина черенков – 25…40 см. Густота посадки и характер размещения посадочных мест определяются видом ивы и принятой технологией уходов. Уход за плантацией заключается в рыхлении почвы, уничтожении сорняков, внесении органических и минеральных удобрений, а также защите от вредителей и болезней. В 1-й год побеги срезают у самого основания, а в последующие годы – на высоте 2…6 см. Технически пригодный прут получают со второго года выращивания. Периодически плантациям дают отдых. После 7...8 лет пользования их омолаживают, срезая «на пень» в период покоя на уровне земли. Через 1…2 года после омолаживания перед резкой новых побегов проводят окучивание, что усиливает развитие корневой системы кустов ивы. 9.3. Энергетические (топливные) плантации Россия имеет огромный потенциал биомассы, доступной для производства энергии. По данным Д.Л. Соколова (2005), в СевероЗападном федеральном округе при сегодняшнем объеме лесозаготовок, лесопиления и деревообработки образуется около 16,3 млн. м3 древесных отходов. Отходы лесозаготовок составляют 20 %, лесопиления – 35…55 % от объема продукции, при производстве фанеры – 60 %, древесные отходы ЦБП – 20 % от объема поставляемого сырья; при производстве деревянных изделий, мебели и др. – 50 % от объёма продукции Значительное количество отходов древесины при заготовке леса не используется вообще, а сжигается или остаётся на делянке. Тонкомер, опилки, щепа, кора, кусковые отходы, в лучшем случае, используются как топливо в котлах, спроектированных для сжигания угля или мазута и не приспособленных для сжигания древесины. Поэтому про качественный процесс сжигания, высокий КПД котла, малую эмиссию СО2 и сажи не может быть и речи. Использование газогенерирующих установок способно кардинально изменить ситуацию. На сегодняшний день разработана целая серия установок, из которых можно выбрать оптимальный для того или иного случая вариант по мощности. В ближайшее время перспективы широкого распространения приобретут небольшие газогенераторные установки малой мощности (до 100 кВт), которые смогут удовлетворять нужды

98

мелких фермерских хозяйств. Обладая многими преимуществами (небольшая масса, простота в обслуживании, мобильность, отсутствие потребности в создании значительных сосредоточенных запасов древесной массы), такие установки позволят привнести комфорт в удалённые от цивилизации места (Сперанская, 2004). Технологии использования растительной биомассы имеют также важный социальный аспект, поскольку обладают значительным потенциалом для создания новых рабочих мест. В среднем можно считать, что 1 МВт установленной мощности дает одно рабочее место. В настоящее время на северо-западе России строятся заводы по производству брикетов и пеллет (гранул). Практически вся продукция экспортно-ориентированная и транспортируется морским путём через порты Санкт-Петербурга. Таким образом, технологии утилизации древесной массы имеют хорошие перспективы коммерциализации в будущем, и это несмотря на один недостаток: рассредоточенность биомассы по площади. Кроме того, эффективность использования древесной биомассы обратно пропорциональна расстоянию её транспортировки от места образования к месту использования. Такая закономерность объясняется тем, что стоимость древесной биомассы при транспортировке резко возрастает. Экономически целесообразно использовать только местную древесную биомассу или же биомассу собственного производства. На протяжении бурного развития цивилизации человечество делало ставки на виды топлива, запасы которого на сегодняшний день катастрофически истощаются. Поиск альтернативных источников энергии ставит задачу создания и развития надежных систем возобновляемых энергетических ресурсов, каковым может быть растительная, в частности, древесная биомасса. Основным преимуществом использования биомассы является даже не её большой потенциал и малые сроки окупаемости проектов, а высокий уровень экологичности, благодаря чему она становится наиболее приемлемым возобновляемым источником энергии в большинстве стран мира. Древесина не содержит серу, хлор и другие вредные для атмосферы элементы. При сжигании древесина выделяет такое же количество СО2, какое использовали деревья в процессе роста. В Центральном и Центрально-Чернозёмном регионах России, на Алтае, Северном Кавказе и в Сибири сортоиспытанием, гибридизацией тополей и ив как наиболее подходящих пород для культур с коротким (10…30 лет) рубки занимаются многие годы. Особенно большие перспективы в этом направлении открывает микроклонирование методом культуры тканей.

99

В НИИ лесной генетики и селекции изучаются продуктивность тополя в энергетических плантациях, сортовой состав, оптимальный оборот рубки по выходу фитомассы, густота посадки, период эксплуатации ив условиях лесостепи (Царев, Царева, Мироненко, 1994). Плантации заложены в питомнике Подгоренского лесничества Семилукского лесхоза Воронежской области. Установлено, что специально выведенные для энергетических плантаций сорта тополя намного продуктивнее обычных и позволяют наряду с сокращением сроков выращивания древесины эффективнее использовать отводимые под их создание площади. Наиболее экономичный период ротации - 2…4 года, затем темпы роста побегов замедляются, что служит индикатором необходимости рубки плантаций. Опытные энергетические плантации в Воронежской области показали, что в условиях лесостепи плантации тополя высокопродуктивны: средняя биопродуктивность достигает 12 т/га. Это в два раза выше, чем средний прирост лучших сортов тополей в аналогичном возрасте при выращивании по обычной технологии с оборотом рубки в 15…20 лет. Оптимальная густота миниротационных культур на начальном этапе выращивания - 20 тыс. шт./га. Максимальный выход фитомассы отмечен при обороте рубки в 2…3 года (Попов, Чернодубов, Галдина , 2004). Другой породой, представляющей большой интерес при выращивании энергетических плантаций, является ива. В России произрастает 167 видов ивы, из них наиболее широко распространены такие древесные виды, как ива козья (высота 6…10 м), ива волчниковая (12…15 м), ива остролистная (10…12 м), ива белая (20…30 м), ива ломкая (15….20 м), ива пятитычинковая (высота до 16 м); кустарниковые виды – ива серая, конопляная, корзиночная, шерстистопобеговая, пурпуровая, трехтычинковая и др. Многие из указанных видов образуют большие естественные заросли и издавна используются как технические или лекарственные растения, для получения прута в корзиночном мебельном производстве, для мелиоративных целей - закрепления и облесения сыпучих песков, берегов рек плотин и т.п., а также для озеленения городов и посёлков. В настоящее время наибольшее распространение в разных регионах страны имеют плантации на прут. В Башкирии на базе Института биологии БНЦ Уро АН РФ для ускоренного производства биомассы был проведен отбор гетерозисных форм ивы, обладающих хорошей способностью к регенерации после срезки, большой продуктивностью и высокой адаптивностью к условиям среды. Продуктивность отселектированных клонов при второй генерации составила 1,5…2,0 т воздушно-сухой массы на 1 га, а при четвёртой и пятой до 20…25 т на 1 га в зависимости от клона. Увеличение урожая биомассы с возрастом в течение 5 лет

100

происходит у всех клонов почти независимо от метеорологических условий вегетационного периода (Старова, Васютин, 1989). Сегодня ивовая культура входит в ряд наиболее развитых как по качеству выделенных ценных форм, так и по агротехнике их выращивания. В Воронежской области имеется опыт плантационного разведения ив не только в пойменных, но и в нагорных условиях (Сидоров, 1977; Чумаков, 1989). Опыта промышленного выращивания ив на топливное сырье в России пока почти нет, но при необходимости оно может быть быстро налажено, так как есть хорошо апробированные современные технологии работ на ивовых плантациях для производства прута. Россия, имеющая огромные площади земель, неиспользуемых и непригодных для сельского хозяйства, вполне может задействовать их для новых древесных посадок. Рекомендуемая литература 1. Плантационное лесоводство / И.В. Шутов, И.А. Маркова, А.Я. Омельяненко, М.В. Постников, Л.Н. Товкач, Р.В. Власов, Е.Е. Подшиваев, В.Г. Сергиенко. СПб.: Изд-во Политехн. Ун-та.2007. – 366 с. 2. Редько Г.И.. Биология и культура тополей. Л.: Ленингр. ун-т, 1975. – 175 с. 3. Штукин С.С. Ускоренное выращивание сосны, ели и лиственницы на лесных плантациях. – Минск :ИООО «Право и экономика», 2004. – 242 с. 4. ОСТ 56-90-86. Культуры плантационные лесные и площади для их закладки. Оценка качества. М., 1986. – 22 с. 5. Ускоренное производство деловой древесины ели и сосны на лесосырьевых плантациях. Практические рекомендации. СПб.: ЛенНИИЛХ, 1991 – 67 с. Контрольные вопросы 1. Назовите основные факторы успешного роста плантаций хвойных пород. 2. Какие породы рекомендуются для закладки лесосырьевых плантаций? 3. Назовите требования к подготовке площади под плантации. 4. Назовите требования к обработке почвы под плантации. 5. Назовите оптимальную густоту культур ели и сосны на плантациях 15-летнего возраста.

Глава 10. ИНТРОДУЦЕНТЫ В ЛЕСНЫХ КУЛЬТУРАХ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РОССИИ Многочисленные исследования и длительный производственный опыт показывают, что более продуктивными в лесных насаждениях и устойчивыми к неблагоприятным факторам среды являются лучшие наследственные формы местных пород. В то же время опыт интродукции – «переноса растений в новые природно-климатические условия за пределы

101

естественного ареала» (по Некрасову, 1980) свидетельствует о больших перспективах этого пути в улучшении продуктивности и качественного состава лесов, повышении их устойчивости к неблагоприятным антропогенным и техногенным воздействиям. В настоящее время возможности лесной интродукции в России используются очень ограниченно. Более широко интродуценты применяют при озеленении. Интенсификация лесовыращивания, обуславливающая необходимость получения высоких запасов целевой древесины в сжатые сроки, требует особого внимания к ассортименту быстрорастущих пород, биологические свойства которых соответствуют экологическим условиям местообитания. Ботанические сады накопили ценные данные и значительный опыт по интродукционному испытанию многих древесных растений в коллекциях. Однако эти результаты можно считать предварительными, так как они получены в отрыве от лесной среды, где устойчивость интродуцируемого вида всецело зависит от его конкурентоспособности в лесном сообществе. Именно практический опыт в лесу дает наиболее достоверные представления о возможностях интродукции. Методические рекомендации по изучению лесных культур интродуцированных пород (Дроздов, Янгутов, 1984) указывают на необходимость дендрохроноклиматических исследований при изучении экзотов в новых для них климатических условиях. Очень важно обращать внимание на наличие и характер заболеваний, повреждений вредителями, взаимоотношение с окружающей растительностью (древесной, травяной, грибами-микоризообразователями и др.), животным миром. Работы Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства были сосредоточены в Северо-Западном регионе России и преследовали цель – изучить возможности расширения ассортимента пород, годных для создания экологически устойчивых культур при ускоренном (плантационном) лесовыращивании. Исследования осуществлялись по трем направлениям: − изучали научную литературу, обобщающую опыт интродукции; − обследовали ранее созданные культуры пород-интродуцентов, декоративные посадки, географические культуры; − закладывали культуры для сравнительных испытаний интродуцентов и аборигенных пород. В качестве базовых использовали те технологии производства, которые обеспечивают оптимальный результат при создании культур ели европейской и сосны обыкновенной.

102

Посадочный материал выращивали в контейнерах на торфяном субстрате в летних теплицах с полиэтиленовым покрытием, так как исходили из положения, что дефицит семян интродуцентов (особенно перспективных климатипов) будет одним из факторов, сдерживающих внедрение. Сосну скрученную, прошедшую предварительные испытания в условиях Карелии, и лиственницу европейскую выращивали в чистых культурах. Остальные породы (ели – белую, сербскую, ситхинскую, Энгельмана, черную, колючую; сосны – веймутову, кедровую сибирскую, румелийскую; пихты – сибирскую, бальзамическую, одноцветную, белую; лиственницы – польскую, Сукачева, японскую, даурскую; туи – гигантскую и западную; дуб красный) высаживали через два посадочных места с аборигенной породой (шаг посадки 0,8…1,0 м). Закладывали как крупноделяночные (площадью 0,2…0,5 га), так и мелкоделяночные опыты, в зависимости от наличия посадочного материала. Ниже приведены обобщенные результаты исследований. 10.1. Лиственница Эта порода имеет тяжелую, устойчивую к сырости древесину, пользующуюся большим спросом на международном рынке. Ежегодно сбрасывает хвою, поэтому лучше переносит промышленные эмиссии по сравнению с другими аборигенными породами. В европейской части России лиственница сибирская образует естественные древостои лишь на севере и северо-востоке, а также в северном Предуралье. Однако уже со времен Петра Великого лиственница выращивается вне своего естественного ареала, как порода-интродуцент. История создания, агротехника выращивания и результаты многолетних исследований роста уникальных культур лиственницы в знаменитой Линдуловской роще (Выборгский район Ленинградской обл.) достаточно полно изложены в монографии Г.И. Редько и Эйно Мялкёнена (2003). Изучение этих старейших в России и в Европе культур лиственницы сибирской (климатип – лиственница Сукачева) показало, что в оптимальных условиях на богатых дренированных почвах посадки этой породы имеют бóльшую продуктивность, чем ели и сосны. Особенно интенсивно лиственница растет первые 50…60 лет. Последующими опытами с интродукцией лиственницы в условиях влажного и прохладного климата северо-запада России установлено (Лесосеменное районирование основных лесообразующих пород в СССР, 1982), что наиболее перспективными в этом регионе являются

103

лиственница сибирская (Larix sibirica Lab.) и лиственница европейская (Larix deciduas Mill.), в частности польская (Larix polonika Racib.). Обследования, выполненные Санкт-Петербургским научноисследовательским институтом лесного хозяйства в 1990…1995 годах, однако, показали, что к 50 годам из 9 ранее созданных в Ленинградской области насаждений лиственницы сибирской и европейской только три образовали устойчивый фитоценоз. Их состав 6Лц4Б или 7Лц2Е1Б. Насаждения располагаются на склонах с хорошо дренированными богатыми почвами. На участках, где имело место длительное переувлажнение почвы, а также при опоздании с проведением осветления и других рубок ухода, закрытые лиственничные ценозы не сложились: сохранились лишь отдельные деревья со слабым плодоношением и не всегда с достаточно устойчивыми стволами. Средняя высота (H) исследованных посадок лиственницы в 40 лет 15,1 м (диапазон колебаний среднего значения по участкам – 13,6…19,0 м). Средний диаметр на высоте груди (D1,3) - 16 см (9,9…21,6 см). У лучших особей высота более 19 м, D1,3 – 26…28 см, что на 20 % превышает данные по сосне обыкновенной в аналогичных условиях. К 50-nи годам запас лиственницы составляет 290…380 м3/га и близок к запасам насаждений этой породы в Московской области (Тимофеев, 1977). В сравнении с данными по Прибалтике и Беларуси, где запас достигает 400…550 м3/га (Салиньш, 1977; Павес, 1964), производительность насаждений лиственницы в Ленинградской области существенно ниже. Видимо, эти неудачи с интродукцией лиственницы в северозападном регионе таежной зоны связаны с тем, что только 3…5 % площадей лесного фонда по почвенному плодородию и рельефу подходят для выращивания этой породы. Для массового производства культур требуется разработка технологии, обеспечивающей удовлетворение специфических потребностей лиственницы к аэрации и плодородию почвы, размещению и густоте культур, системе защиты от болезней и вредителей. В настоящее время по плантационным технологиям выращивание лиственницы европейской осуществляется на 4-х участках в Ломоносовском, Волосовском и Сиверском лесхозах Ленинградской области. Из табл. 7 видно, что 5-летние культуры лиственницы европейской из 2-летних сеянцев в два раза выше посадок ели обыкновенной 4-летними саженцами и в 1,1…1,8 раза больше по среднему диаметру стволика. Четко прослеживается зависимость темпов роста лиственницы и сохранности

104

культур от качества посадочного материала: при посадке сеянцами второго сорта высота и диаметр стволика на 30 % меньше. Подкормка минеральными удобрениями (N12, Р34 кг/га по д. в.), выполненная очаговым методом в мае второго года выращивания, вызвала задернение почвы, но достоверного положительного влияния на рост культур лиственницы не оказала. В 7-летних культурах лиственница на 0,8…1,0 м выше ели. Есть основания полагать, что лиственница европейская является перспективной породой для ускоренного получения пиловочника. Она быстро растет с первых лет после посадки, существенно обгоняет аборигенные породы, отзывчива на улучшение агрофона. Высокое светолюбие лиственницы, обеспечиваемое редкой посадкой, проведением частых осветлениий и разреживаний, хорошо сочетается с промежуточным сельхозяйственным пользованием при создании агролесокультур. Оценка фитопатологического состояния обследованных и вновь заложенных насаждений лиственницы показала, что наиболее вредоносным заболеванием лиственницы является рак (Lachnelulla wilkomii Hart.), который паразитирует преимущественно на стволах, реже на ветвях. Кроме того, отмечены заболевание хвои, вызываемое грибом Meria Iarieiy Yull. (шютте лиственницы), а также корневая гниль, вызываемая опенком Armillaria mellea Karst. Гниль распространяется очагами и может наносить вред лиственничным культурам с семилетнего возраста. Из вредителей наиболее распространены лиственничная моль и пилильщики. В наших опытных культурах количество поврежденных деревьев не превышало 5 %, поэтому специальные защитные мероприятия проводить не потребовалось. 10.2. Сосна В Ленинградской и Новгородской областях было исследовано 6 видов сосны в лесных культурах 2…50-летнего возраста. Сосна веймутова (Pinus strobus L.) в 40 лет имеет среднюю высоту 16…17 м, Д1,3 23…26 см, у лучших экземпляров – 32 см. Как правило, посадки загущены и выполнены без обработки почвы. Насаждения страдают от вымокания и заглушения травяной и древесной растительностью, что не способствует образованию закрытого ценоза.

105 Таблица 7 Показатели роста лесных культур при плантационном выращивании на грядах плуга ПШ-1 в эдатопе С2 Ленинградской области Культуры 5 лет Порода

Вид и сорт посадочного материала

H, см

D0, мм**

Культуры 7 лет D2Н, см

Сохранность, %

H, см

D0, мм

D2Н, см3

Прирост в высоту, см 6-й год

7-й год

Ель европейская

Саженцы I

90±3

18,2±0,7

298

94

163±7

29±1,0

1371

29±1,1

44±1,7

Сосна обыкновенная

Сеянцы I

107±3

26,6±0,7

757

54

174±6

36±1,5

2255

27±5,8

30±1,8

Сеянцы I

184±7

31,5±1,5

1826

70

313±12

49±2,5

7515

49±2,1

80±4,2

Сеянцы II

149±6

21,4±1,1

682

37

266±14

39±2,9

4046

36±2,8

81±5,2

Лиственница европейская

106

В 7-летнем возрасте на плужных грядах в эдатопе С2 сосна веймутова отставала (Н=76±4,8 см, D0=15,3±1,0 мм) от сосны обыкновенной (Н=175±6,9 см, D0=32±1,5 мм), хотя внутривидовая и межвидовая конкуренция отсутствовали. Аналогичная ситуация имела место и в эдатопе D2, где превентивные уходы осуществлялись химическим способом. Это дает основание полагать, что рекомендовать использование сосны веймутовой на плантациях преждевременно, тем более что в агролесокультурах эта порода часто поражается ржавчиной пузырчатой (Cronartium ribicola Dietr.). Сосна черная (Pinus nigra Am.) и сосна Банкса (Pinus banksiana Zamb.) в исследованном регионе не находят подходящей экологической ниши ввиду широкого распространения холодных глинистых почв в сочетании с влажным климатом. В 5-летнем возрасте показатели роста сосны черной существенно ниже, чем у сосны обыкновенной, сохранность посадок всего 25 %. В 40 лет Нср. – 5…6 м, D1,3 – 8…9 см. В 29…40 лет насаждения часто распадаются. Сосна Банкса в молодом возрасте показывает высокую интенсивность роста, опережая даже сосну скрученную, но значительно уступает ей в сохранности. Сосна румелийская (Pinus peuce Gris.) к 40 годам имеет высоту ствола 9,6 м, D1,3 – 9,5 см при сравнительно высокой сохранности посадок. Однако сосна обыкновенная в аналогичных условиях растет быстрее интродуцента (Нcр. - 14 м, D1,3 - 15 см). Сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica Rupr.) к 40 годам в трех исследованных насаждениях закрытого ценоза не образовала. Средняя высота культур – 12…13 м, D1,3 - 16…29 см, плодоношение слабое, сохранность посадок 20…25 %. Сохранность 8-летних культур 30…68 %. Основной причиной отпада и угнетения роста посадок является подтопление водой и вымокание корней культур, которые плохо переносят недостаточную аэрацию почвы. Ослабленные в росте посадки подвергаются нападению насекомых и страдают от ветровала. Практика показала, что в условиях северо-запада таежной зоны сосну кедровую недопустимо сажать на переувлажненные почвы, тем более по целине, без микроповышений. Необходимо применять технологии, обеспечивающие защиту корней кедра от избыточного увлажнения в течение всей жизни древостоя, а не только в молодом возрасте. Сосна скрученная или Муррея (Pinus contorta var. latifolia S. Watson) сочетает в себе ряд ценных биологических, анатомических и хозяйственных свойств, таких как морозо- и заморозкоустойчивость, сравнительная нетребовательность к теплу и плодородию почвы, устойчивость к снежному шютте, способность быстро накапливать фитомассу и давать ценную малосмолистую древесину.

107

Волокно имеет длину 2,3 мм, древесина легко поддается варке (с выходом целлюлозы 45…50 %) и отбеливанию. Но и неотбеленная целлюлоза имеет приятную окраску, тонкую волокнистость, большую крепость и пригодна для изготовления газетной, книжной и оберточной бумаги. Это единственная из всех видов сосен, которая подходит для сульфатного процесса. Опыт широкого разведения этой породы в Скандинавии, несмотря на имеющиеся неудачи (Karlman, 1988; Martinsson, 1989), свидетельствует о возможности увеличения продуктивности насаждений на 25 % и более при возрасте технической спелости 50…55 лет. Опытные работы по плантационному выращиванию этой породы проводятся с 1982 года в подзоне средней (Карелия) и южной тайги (Ленинградская и Новгородская области). Объекты исследований: семена, сеянцы, саженцы и сравнительные культуры сосны скрученной. За период исследований была отработана технология выращивания посадочного материала сосны скрученной с открытой и закрытой в торфяной субстрат корневой системой. Сосна скрученная уже в однолетнем возрасте достоверно превосходит по высоте сосну обыкновенную. У 3-летних саженцев различия продолжают оставаться существенными (по массе надземной части и корневой системы превышения составляют 20…30 %). При выращивании сосны скрученной из семян плюсовых деревьев (Карелия) средняя высота саженцев была больше на 17 %, прирост – на 35 %, диаметр стволика – на 23 % (Раевский, 1992). В табл. 8 представлены показатели роста 8-летних культур сосны скрученной, созданных в Карелии на осушенном переходно-осоковом болоте по пластам плуга ПКЛН-500 3-летними саженцами из теплиц с исходной густотой 2,4 тыс. шт./га (Раевский, 1997). Таблица 8 Показатели роста культур сосны скрученной в Карелии

Вид, происхождение

H, см

Прирост за последний год, см

D0, см

Сосна обыкновенная (семена карельской репродукции)

294±4,4

49±0,8

7,2±0,13

Сосна скрученная (семена из Канады)

312±4,6

58±1,5

8,2±0,13

108

Сосна скрученная, в % к сосне обыкновенной

106

118

114

Культуры сосны скрученной того же северо-американского климатипа, но выросшие в Ленинградской области на минеральных модергумусовых дренированных почвах (табл. 9), показали темпы роста, близкие к данным по Карелии, с сохранением преимуществ породыинтродуцента. Культуры были созданы на вырубке ельника кисличного посадкой 2-летними сеянцами ПМЗК. Таблица 9 Показатели роста лесных культур в Ленинградской области

Порода

1 год ПрижиН, ваемость, % см

D0, мм

5 лет Сохранность, %

Н, см

Н, м

10лет D1,3, D2Н, см дм3

Ель европейская

99

31

6,5

98

116

3,6

3,6

4,6

Сосна обыкновенная

89

26

5,1

84

131

4,6

7,5

25,7

Лиственница сибирская

95

41

6,9

95

Сосна скрученная

82

32

8,0

79

199

4,6

7,3

24,2

Сосна веймутова

59

19

5,1

48

105

3,5

4,2

6,0

Псевдотсуга Мензиса

23

20

4,6

не сохранились

не сохранились

Сосна скрученная вступает в период быстрого роста уже на 2…3 год после посадки, сосна обыкновенная - на пятый год. Начиная с третьего года выращивания, сосна скрученная дает августовский прирост верхушечных побегов у 50…70 % высаженных экземпляров. Величина этого прироста составляет 30…40 % общего удлинения терминального побега за вегетационный период, что оказалось очень существенным преимуществом в годы со сравнительно холодными вегетационными периодами. На плужных пластах, где агрофон явно благоприятнее из-за лучшего прогревания почвы, сдваивания гумусового слоя и уменьшения зарастания травой, в первые годы показатели роста того и другого вида сосны

109

значительно выше (D2Н больше в 3…5 раз) по сравнению с целиной. В табл. 10…12 представлены данные А.В. Жигунова по росту культур разных пород. В кисличных условиях, где ель европейская растет хорошо, по объему ствола в первые 15 лет она все же будет в два раза меньше по сравнению с сосной скрученной, что очень существенно при выращивании той и другой породы на балансы. Таблица 10 Сохранность и параметры культур интродуцентов на грядах плуга ПШ-1 Культуры в 4 года Порода

Культуры в 8 лет

Сохранность, %

Н, см

D0, мм

Сохранность, %

Н, м

D1,3, см

Ель европейская

100

57

10

100

2,1

1,7

Ель черная

91

70

13

90

2,7

2,4

Ель Энгельмана

86

36

7

82

1,0

0,9

Сосна скрученная

86

71

16

84

3,9

4,8

Лиственница европейская

28

138

24

25

4,0

3,9

Лиственница польская

79

155

24

53

4,7

5,6

Лиственница Сукачева

51

146

20

39

4,8

4,3

Лиственница японская

97

125

20

75

2,9

2,4

Лиственница охотская

75

127

17,7

45

3,0

3,0

Лиственница западная

25

93,3

10

25

2,0

1,1

Посадочный материал практически всех исследованных хвойных пород, за исключением кедровых сосен, можно выращивать, используя технологию для контейнеризированных сеянцев сосны обыкновенной и ели европейской, предложенную Санкт-Петербургским научноисследовательским институтом лесного хозяйства.

110

Таблица 11 Сохранность и параметры культур интродуцентов (гряды плуга ПШ-1, 2-летние контейнеризированные сеянцы) Культуры в 5 лет Порода

Культуры в 12 лет

Сохранность, %

Н, см

D0, мм

Сохранность, %

Н, м

D1,3, см

Сосна обыкновенная

96

151

38

91

4,7

6,1

Сосна скрученная

92

115

26

90

4,8

6,6

Ель европейская

99

93

21

98

2,4

2,2

Ель черная

91

126

23

89

4,2

5,5

Ель Энгельмана

83

60

17

сильно повреждена

Ель Шренка

44

24

7

сильно повреждена

Ель ситхинская

27

32

7

погибла вся

Ель белая

100

54

15

сильно повреждена

Ель колючая

32

49

12

сильно повреждена

Пихта грандиозная

35

36

10

сильно повреждена

Псевдотсуга Мензиса

87

53

12

сильно повреждена

Лиственница сибирская

76

101

14

сильно повреждена

Лиственница западная

30

76

8

погибла вся

Таким образом, в настоящее время в условиях северо-запада России наиболее подходящими для выращивания по промышленным интенсивным технологиям можно считать две породы: лиственницу европейскую (на пиловочник) и сосну скрученную (на балансы). Используя эти интродуценты, можно повысить производительность земель лесного фонда и получить целевую древесину на 20…30 лет раньше по сравнению с аборигенными породами.

111 Таблица12 Сохранность и параметры культур интродуцентов во Врудском лесничестве Волосовского лесхоза (гряды плуга ПШ-1, 2-летние контейнеризированные сеянцы) Вид, происхождение посадочного материала

Объем корнезакрывающего кома, л

Культуры в 5 лет Сохранность, %

Н, см

D1,3, мм

Прирост за 5-й год, см

D2Н, см3

Сохранность, %

Культуры в 9 лет Прирост, см Н, D1,3, см мм 8-й 9-й год год

D2Н, см3

Посадка по пластам плуга ПКН-0,6 Сосна обыкновенная (семена местные) Сосна скрученная (семена из Канады) Ель европейская (семена местные)

0,4

84

158±4

11,6±1,3

32

213

84

420

54

69

72

12247

0,7

90

171±3

17,6±0,7

33

530

-

-

-

-

-

-

0,4

94

165±3

15,1±0,9

39

376

91

469

59

85

100

16326

0,7

91

192±4

19,4±0,4

49

723

-

-

-

-

-

-

0,4

-

-

-

-

-

89

386

37

77

83

5284

Посадка по целине Сосна обыкновенная Сосна скрученная

0,4

68

138±6

6,1±1,6

35

51

-

-

-

-

-

-

0,4

83

146±7

8,5±1,5

41

106

-

-

-

-

-

-

112

Рекомендуемая литература 1. Болотов Н.А. Теория, практика и прогноз интродукции лесообразующих пород на территории бывшего СССР.: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук, СПб., 1992. - 25 с. 2. Крестьяшин М.И., Рассохин А.Н., Кузнецов А.Н. Хвойные экзоты как главные породы на юго-западе Карелии // Вопросы лесоустройства, таксации и экономики лесного хозяйства: Сб. науч. тр. ЛенНИИЛХ. - Л., 1973 - С. 25-42. 3. Маркова И.А., Жигунов А.В. Интродуценты в лесных культурах на СевероЗападе России. Биологическое разнообразие. Интродукция растений. СПб.: БИН ,1999. - С. 217-219. 4. Хохлявко В.С. Лесные быстрорастущие экзоты. - М.: Лесная пром-сть, 1981. 224 с. Контрольные вопросы 1. Какие интродуценты могут быть использованы при закладке лесосырьевых плантаций? 2. Что является причиной неудач с интродукцией сосны сибирской кедровой? 3. Какие климатические факторы ограничивают интродукцию многих хвойных пород в условиях Северо-Запада России? 4. Что значит интродукция? 5. Что ограничивает интродукцию лиственницы на северо-запад РФ?

Глава.11. СОЗДАНИЕ ЛЕСНЫХ КУЛЬТУР НА ТЕРРИТОРИЯХ С РАДИОАКТИВНЫМ ЗАГРЯЗНЕНИЕМ После аварии в 1986 году на Чернобыльской атомной электростанции (Украина) радиоактивному загрязнению подверглись 16 областей России: Брянская, Белгородская, Воронежская, Калужская, Курская, Ленинградская, Липецкая, Нижегородская, Орловская, Пензенская, Рязанская, Смоленская, Саратовская, Тамбовская, Тульская, Ульяновская и Республика Мордовия. Это делает актуальной задачу по снижению радиационной опасности на указанных территориях. 11.1. Естественный и техногенный радиационный фон Все живые организмы на Земле находятся под воздействием радиационного фона, который складывается из двух составляющих – естественного и техногенного. Радиация постоянно наполняет космическое пространство, а радиоактивные вещества входят в состав Земли. Естественный радиационный фон создают долгоживущие (с большим периодом полураспада) радиоактивные элементы. Сейчас известно более 300 естественных радионуклидов.

113

Внешнее облучение людей, обусловленное излучением естественных радионуклидов, определяется их содержанием в почве и горных породах. Основной вклад в дозу вносит калий с атомной массой 40К (2,5 % состава земной коры). Кроме того, радиационный фон пополняется продуктами распада естественных радионуклидов трех радиоактивных семейств – урана, актиния и тория, конечными продуктами распада которых являются изотопы свинца. Среди радионуклидов космического происхождения в формировании естественного радиационного фона важны также тяжелый водород, углерод, бериллий, натрий. Годовая поглощенная доза от внешнего ионизирующего излучения в среднем составляет 0,60 мГр (миллигрей). Она минимальна в Севастополе – 0,40 (сказывается близость моря) и максимальна в АлмаАте – 1,60 мГр. С удалением от поверхности Земли интенсивность космического излучения возрастает (Мурахтанов, Кочегарова, 1995). Основную дозу внутреннего облучения формируют калий-40 (40К), полоний, радий и продукты его распада. Вклад калия в дозу внутреннего облучения превышает 50 % (максимальное содержание отмечено в бобах, какао, соевой муке). Следует иметь в виду, что курение приводит к увеличению поступления полония в организм примерно в 1,5 раза, а в легкие – в 2,5 раза. По оценкам Международной комиссии по радиологической медицине для регионов с нормальным радиационным фоном - 0,67 мЗв (миллизиверт) в год средняя мощность экспозиционной дозы гамма-излучения природного фона варьирует в пределах 8…14 мкР (микрорентген) в час (Марадудин, Панфилов, Шубин, 2001). Техногенные источники могут создавать 2…3-кратное увеличение радиационного фона по сравнению с естественным. Это происходит за счет радиоактивных продуктов, образующихся при сжигании угля, газа, в процессе аварийных выбросов на ядерных установках, при ядерных испытаниях, использовании фосфорных удобрений, утечке радиоактивных отходов, большом применении рентгенодиагностики, полетах на самолетах и др. Среднее содержание гамма-излучающих изотопов (г-экв. радия в 106 т породы) в строительных материалах составляет: бетон – 4,5…42,0, кирпич - 7,9, цемент - 2,8, известь - 0,65, дерево - 0,10. Вулканы могут выбрасывать в атмосферу радий, торий, полоний, свинец, калий, и они потенциально очень опасны. Атомные электростанции в случае аварии загрязняют атмосферный воздух углеродом с атомной массой 14, водородом с атомной массой 3, йодом-131 стронцием-90, цезием-137, йодом-129, кобальтом-58 и 60, железом -55 и 59, цинком-64, серебром-110, хромом-51,85 и 134, натрием-22 и 24, а также

114

другими элементами. Особое место занимает радиоактивный, который имеет короткий период полураспада (8,85 суток) и может накапливаться в щитовидной железе. Средняя годовая доза облучения человека от техногенных источников составляет около 200…300 мбэр (она больше у городского, чем у сельского населения). Таким образом, каждый житель Земли в результате воздействия естественного и техногенного радиационного фонов получает в среднем в год суммарную радиационную дозу равную 300…500 мбэр. 11.2. Поражение и пострадиационное восстановление в природных биогеоценозах Радиоактивное загрязнение лесных экосистем имеет место, в основном, при крупных радиационных катастрофах. У 2/3 общего числа изотопов-продуктов распада урана – период полураспада длится менее одного дня, поэтому они практически не представляют опасности для загрязнения почвенно-растительного покрова. С течением времени в смеси продуктов деления тяжелых ядер урана и плутония начинают преобладать долгоживущие радионуклиды, в частности, стронций-90 и цезий -137. Оба изотопа отличаются высокой биологической активностью и способностью к миграции по кормовым и пищевым цепочкам. При внекорневом пути поступления наиболее подвижен цезий-137. Стронций-90 легко поступает в древесные растения из почвы по корневому пути. Растительный покров является хорошим фильтром для оседающих из воздуха радиоактивных аэрозолей. С увеличением температуры окружающего воздуха и усилением освещенности радиационное поражение заметно (до 50 %) возрастает, поэтому наиболее радиочувствительными периодами года являются весна и раннее лето (разница в радиорезистентности достигает двух раз и более). Самыми устойчивыми к радиации оказались семена растений из регионов с жарким засушливым климатом. Наиболее чувствительны – семена из регионов с влажным и умеренно теплым климатом. У лиственных пород генеративные органы более устойчивы к облучению, чем у хвойных. Полагают, что устойчивость семян к облучению формировалась в процессе эволюции не как специфическая реакция организма на радиацию, а как универсальная реакция на неблагоприятные факторы среды и, прежде всего, дефицит воздушной влаги. В связи с этим, чем шире ареал вида и выше его пластичность, тем больше и радиационная устойчивость. В небольших дозах облучение может вызвать даже стимуляцию грунтовой всхожести семян и роста сеянцев.

115

С генетической точки зрения мутации особей, имеющие место при систематических радиоактивных излучениях, ведут к увеличению изменчивости признаков и адаптации популяций к вновь создавшимся условиям. Повышенное облучение получают почки растений, расположенные в верхнем слое почвы, а также животные, обитающие в лесной подстилке и верхнем, подстилающем ее горизонте. Облучение в низкой (100…500 рентген) дозе может усиливать устойчивость растений к воздействию неблагоприятных факторов. По мере приближения к источнику излучения хвойно-лиственные леса сменяются лиственными (хвойные погибают), далее идет кустарниковое сообщество (не выдерживают древесные породы), затем осоковая ассоциация, и, наконец, лишайниковые синузии (все высшие растения погибают). Восстановление растительности в облученном тропическом лесу идет быстрее, чем в лесу умеренной зоны. Это связано с высокими темпами роста растений в тропиках. Наиболее устойчивы к радиации пустынные, затем степные биогеоценозы. Далее по мере убывания устойчивости следуют тропические дождевые леса, смешанные леса умеренной зоны и хвойные леса. Восстановление лесных сообществ идет через вегетативное размножение (почва служит экраном), которое начинается через 1…2 года после облучения. Через два года у березы и сосны появляются боковые побеги, а через 8…10 лет надземные и подземные части дерева приходят в соответствие. Сохранившиеся деревья не плодоносят после облучения несколько лет. Кроны древесных растений усыхают или сильно повреждаются при величине поглощенной дозы 130 Гр и более. Установлен средний экологический предел поглощенной дозы для лесных экосистем хвойного леса – 30 Гр/год, лиственного – 300 Гр/год. Необходимо подчеркнуть, что хвойные леса являются наиболее радиочувствительным наземным природным сообществом. Для других экосистем экологический предел дозы в десятки раз выше. Общей закономерностью является то, что при летальных, а часто и сублетальных дозах из экосистем выпадает наиболее радиочувствительный вид и происходит смена пород. Если загрязнение произошло в осеннее-зимний период, то различия между поражением сосны и березы могут достигать 2000 % в связи с уменьшением задерживающей способности крон деревьев, находящихся в не облиственном состоянии. Таким образом, к лесным экосистемам с относительно коротким (до 30 лет) периодом восстановления экологических и социальноэкономических функций можно отнести степную и лесостепную

116

растительные зоны. Среднесрочный период восстановления (30…60 лет) характерен для широколиственной и хвойно-широколиственной лесорастительных зон. Лесные экосистемы с долгосрочным периодом восстановления (свыше 60 лет) классифицируются как радиоэкологически неустойчивые, и они представлены широко распространёнными в России таёжными лесами (Романов и др., 2006). Наиболее интенсивно очищаются от радионуклидов хорошо продуваемые и промываемые лиственные леса. Первый листопад снижает радиоактивное загрязнение крон в 5 раз. В лесную подстилку, а затем и в почву перемещается до 95 % радионуклидов, где они прочно фиксируются. Почва становится длительно действующим источником поступления радионуклидов в лесные ресурсы по корневому пути. Установлено, что при прочих равных условиях наиболее радиационно-чистой является древесина. В первые 10 лет после аварии отмечалась высокая загрязненность коры. В последующие годы основную роль стал играть корневой путь поступления радионуклидов. В.А. Ипатьев, В.Ф. Багинский, И.М. Булавик и др. (1999) отмечают, что процесс накопления радионуклидов цезия сильнее выражен в молодых насаждениях. В гидроморфных ландшафтах корневое поступление в древесную и травянистую растительность в 10…20 раз выше, чем в автоморфных. Наибольшей способностью концентрировать радионуклиды отличаются мхи и грибы. Содержание цезия-137 в грибах, лесных ягодах, лекарственных растениях и мхах находится в прямой зависимости от плотности радиоактивного загрязнения почвы. Максимум выноса радионуклидов из верхних слоев почвы приурочен к летним месяцам ввиду повышенной биологической активности почвы и количества атмосферных осадков в этот период. При аэральном загрязнении листья, хвоя и апикальная меристема сильнее повреждаются в нижней и средней части крон (Марадудин и др., 2001). Верхние побеги сохраняют свою жизнеспособность при усыхании до 95 % крон. Это обусловлено относительно быстрым очищением верхней части крон от радионуклидов под действием ветра и атмосферных осадков. Наименее устойчивы к радиоактивным выпадениям деревья III…IV классов Крафта. Критическими для всходов, сеянцев и саженцев древесных пород являются первые 2…3 года. Если к этому сроку молодые растения не погибают, то в дальнейшем они дают полноценный прирост. 11.3. Особенности лесовосстановления на загрязненных радионуклидами территориях После Чернобыльской аварии существенное загрязнение получили

117

3,5 млн. га лесов Украины, Беларуси и России. На многие десятилетия осложнилось использование этих площадей. Деревья в «рыжем» лесу к северу от Чернобыля, погибшие вследствие аварии, были срублены и захоронены на месте. Леса вблизи АЭС и в 30-километровой зоне служат источником существенного загрязнения биосферы. Радиоактивные вещества проникли в почву на глубину 10 см. Самоочищение лесных территорий происходит медленно. На многих площадях радиоактивность превышает допустимые нормативы, поэтому здесь необходим особый долговременный режим хозяйства и землепользования. Государственными органами управления лесным хозяйством Российской Федерации в 1991…1994 гг. в результате наземного поквартального радиационного обследования выявлено, что радиоактивному загрязнению при аварии на Чернобыльской АЭС подвергся лесной фонд Министерства природных ресурсов РФ на площади 958,7 тыс. га. Для всех площадей составлены карты-схемы М 1:100 000 с поквартальной окраской по зонам загрязнения почвы. Учитывая динамический характер перераспределения радионуклидов в лесных экосистемах, установленные при первом обследовании границы зон радиоактивного загрязнения лесного фонда нуждаются в последующем уточнении. Правовые основы обеспечения радиационной безопасности населения определяются в нашей стране Федеральным законом «О радиационной безопасности населения» (1996). Установлены следующие гигиенические нормативы (допустимые пределы доз) облучения на территории РФ: для населения средняя годовая эффективная доза равна 0,001 Зв (зиверт) или эффективная доза за 70 лет – 0,07 Зв. Для физических лиц, которые работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений, средняя годовая эффективная доза равна 0,02 Зв или допустимая доза за период трудовой деятельности в 50 лет – 1 Зв (100 бэр). Регламентируемые дозы не включают в себя облучения естественным и техногенно измененным радиационным фоном, а также дозы, получаемые гражданами при проведении рентгенорадиологических процедур. В лесу радионуклиды многие годы остаются на поверхности, концентрируясь в подстилке, поэтому при одинаковой плотности загрязнения мощность экспозиционной дозы в лесу значительно выше, чем на сельскохозяйственных угодьях. Доза внутреннего облучения от ингаляционного поступления пыли может составлять 5…10 % дополнительно к дозе внешнего облучения. Радиоактивные вещества могут вызвать местное облучение кожной поверхности, особенно в подмышечной и паховой областях.

118

В зависимости от плотности радиоактивного загрязнения цезием-137 было выделено 4 зоны. По данным на 2000 г. (Марадудин и др., 2001) значения мощности экспозиционной дозы (МЭД) по установленным зонам следующие: I. Плотность загрязнения 1…5 Ки /км2 (подзоны А – 1…2, Б – 2…5 кюри/км2. МЭД достигают 30…35 мкР/ч. Зона проживания с льготным социально-экономическим статусом. II. Плотность загрязнения 5…15 Ки /км2. МЭД варьируют от 25…30 до 60…80 мкР/ч. Зона проживания с правом на отселение, получение компенсаций и льгот. Общая площадь I и II зон - около 85 % загрязненной территории. III. Плотность загрязнения 15…40 Ки /км2. МЭД достигают 140…150 мкР/ч. Зона отселения граждан. IV. Плотность загрязнения свыше 40 Ки/км2. МЭД превышает 120…130 мкР/ч, достигая в отдельных кварталах 680…700 мкР/ч. Запрещается постоянное проживание населения, ограничиваются хозяйственная деятельность и природопользование. Существенного превышения потока бета-частиц над естественными величинами в лесах чернобыльской зоны России в 90-е годы не наблюдалось, что связано с относительно небольшим количеством стронция-90, попавшим при аварии в лесной фонд Российской Федерации. Облесение позволяет существенно улучшить экологию загрязнённых радиоактивными веществами территорий, особенно на землях бывшего сельскохозяйственного пользования, так как переводит значительную часть поверхностного стока загрязнённых вод во внутрипочвенный, снижает скорость ветра и уменьшает перенос радионуклидов вместе с пылевидной частью почвы, не покрытой растительностью. Лес на многие годы обеспечивает экономически выгодное использование больших площадей с минимальным привлечением рабочей силы. Смешанные леса снижают общую пожароопасность и связанную с ней возможность перехода радионуклидов в дымовые аэрозоли, которые вызывают вторичное загрязнение сопредельных территорий. Указанное выше радиоактивное загрязнение почв не является препятствием для роста и развития древесных пород. Ограничения при лесовосстановлении обусловлены необходимостью обеспечить радиационную безопасность работающих, что не всегда позволяет выполнить лесокультурные требования по оптимизации условий роста лесопосадок. Регламентация ведения лесного хозяйства по зонам радиоактивного

119

загрязнения – одно из наиболее важных направлений в системе защитных мероприятий. В I и II зонах закладка и выращивание лесных культур ведутся в соответствии с действующими Наставлениями. Рекомендуются крупномерный посадочный материал, применение удобрений, выращивание смешанных по составу хвойно-лиственных насаждений. В III зоне эрозионно-опасные участки и пахотные земли, не перспективные для сельскохозяйственного производства, а также непокрытые лесом земли лесного фонда подлежат облесению. На пойменных лугах, сенокосах, пастбищах и мелиорированных землях лесоразведение не рекомендуется. В IV зоне под естественное заращивание идут все категории земель. Радиоактивное загрязнение почв требует особого подхода к технологиям работ, поэтому для создания лесных культур разработаны специальные технологические контрмеры, целью которых является обеспечение условий облесения без ущерба для здоровья работающих и окружающей среды. 11.4. Технологические контрмеры При наличии плодоносящих опушек леса или отдельно растущих деревьев следует использовать обсеменительную способность этих объектов с принятием мер по содействию естественному возобновлению древесных пород. Способ минерализации почвы при этом выбирается в зависимости от типа условий местопроизрастания и степени задернения участка. На подлежащих облесению участках с достаточным и равномерным естественным возобновлением древесных пород (более 2 тыс. шт./га) мероприятия по содействию естественному лесовозобновлению не проводятся и лесные культуры не создаются. Все прочие участки земель при отсутствии или недостаточном возобновлении древесных пород облесяются искусственно путём посадки хозяйственно-ценных древесных пород в соответствии с условиями их произрастания и плодородием почвы. Посев древесных пород допускается лишь на слабо зарастающих сорняками обработанных землях с обязательной заделкой семян в почву. При создании культур предусматривается необходимый минимум производственных операций, обеспечивающий сокращение затрат труда, времени пребывания работающих на лесокультурных площадях и возможности повторного переноса радионуклидов почвы с пылью. На лесокультурной площади не разрешается выжигание травяного покрова.

120

Механическая обработка почвы проводится плугами в минимальном объеме, при отсутствии острой необходимости в рыхлении или спуске воды вспашка не выполняется. Посадка культур осуществляется автоматическими машинами типа САБ-1. В условиях слабого и среднего задернения почв возможно совмещение посадки с обработкой почвы. Сокращение затрат труда и времени работающих на посадке достигается уменьшением исходной густоты культур за счет использования укрупненного посадочного материала. Критическими для сеянцев и саженцев являются первые 2…3 года после посадки. Если к этому сроку молодые растения не погибают, то в дальнейшем они дают полноценный прирост. Перешколенные саженцы значительно устойчивее сеянцев. Защита корневых систем торфобрикетами и отгребание от растений наиболее загрязненной радионуклидами подстилки позволяет увеличить возможности лесовосстановления (Ушаков и др.,1990). Технологическими процессами не предусматривается проведение механических уходов за культурами, как ведущих к распылению почвы и переносу радионуклидов. Отказ от уходов должен компенсироваться применением более крупного и качественного посадочного материала. Регламентирование производства работ по сезонам года и погодным условиям связано с состоянием радиационной обстановки в эти периоды. Выявлено, что устойчивый снежный покров снижает мощность дозы гамма-излучения на 45 %. При увлажнении почвы до уровня полной влагоемкости мощность экспозиционной дозы гамма-излучения уменьшается на 25 %. Кроме того, в зимний период и влажную погоду уменьшается риск внутреннего облучения через органы дыхания. Эти факторы надо учитывать при планировании разных видов рубок и разреживания культур. Лица, работающие на обработке почвы, посадке лесных культур и уходе за ними в зоне с плотностью загрязнения 15…40 Ки /км 2 по оплате труда относятся к категории В. Для подготовки необходимой документации за год до начала лесокультурных работ подобранные участки полей или земель лесного фонда обследуются. Облесяемый массив разбивается на однородные по условиям местопроизрастания участки, на каждый из которых составляется проект лесных культур или мер содействия естественному возобновлению. Выполняется радиационное обследование участков и оформляется Акт радиационного обследования облесяемых земель (форма 1).

121

В состав работ входят: измерение МЭД гамма-излучения и плотности потока бета-частиц на участке, расчет плотности радиоактивного загрязнения. На основании акта радиационного обследования комиссией, в составе представителей службы лесного хозяйства и Государственного санитарного надзора, составляется Санитарный паспорт (форма 2), в котором повыдельно (по однородным участкам) указываются: - радиационная обстановка (мощность экспозиционной дозы гаммаизлучения и плотность радиоактивного загрязнения почвы); - требуемые условия и средства обеспечения радиоактивной безопасности для персонала; - предельно допустимая продолжительность работы на конкретном участке работ; Санитарный паспорт является документом, дающим право на проведение работ. К началу работ администрация предприятия обязана: - назначить приказом по предприятию лиц, ответственных за радиационную безопасность и обеспечить их соответствующую подготовку; - определить перечень лиц, которые будут заняты на облесении земель, загрязнённых радионуклидами, и обеспечить прохождение ими обязательного медицинского обследования, соответствующего обучения и инструктажа; - разработать и утвердить инструкции по охране труда и радиационной безопасности для каждой технологической операции. Результаты проверки знаний по технике безопасности заносятся в Журнал регистрации инструктажа на рабочем месте. До начала облесительных работ на каждую технологическую операцию оформляется Наряд-допуск (форма 3) с обязательной росписью руководителя работ и лиц, допущенных к работам, об ознакомлении с правилами охраны труда и радиационной безопасности. При проведении облесительных работ запрещается выполнение операций, не предусмотренных в наряде-допуске, инструкциях по охране труда и радиационной безопасности, кроме случаев по предотвращению аварий, тушения пожаров и других обстоятельств, угрожающих здоровью рабочих.

122

Форма 1 АКТ № _________ радиационного обследования облесяемых земель «_____»___________________200 г. г. (г.п.)_____________________ Дата обследования_____________________________________________________ Лесничество__________________________________________________________ Выдел________________________________________________________________ Вид лесохозяйственной деятельности _____________________________________________________________________ Категория площади (насаждение, прогалина, вырубка, гарь, ветровал, пашня, луг, выгон и др.) ______________________________________________________ Тип условий местопроизрастания _____________________________________________________________________ Диапазон гамма-фона на участке, мкР/ч _____________________________________________________________________ Плотность загрязнения почвы на лесосеке, Ки/км 2 Содержание радионуклидов цезия в почве №№ п./п.

Наименование участка

Радиационная обстановка МЭД, мкР/ч Плотность загрязнения, Ки/км 2

Примечание

Заключение ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ _________________________________________ Директор лесхоза

Подпись

Ф.И.О.

Лесничий

Подпись

Ф.И.О.

Инженер-радиолог

Подпись

Ф.И.О.

М.П.

123

Форма 2 Санитарный паспорт на проведение работ на территориях, загрязнённых радиоактивными веществами 1. Предприятие______________________________________________________________ полное наименование 2. Подразделение предприятия, получающее паспорт ___________________________________________________________________________ наименование, подчинённость в структуре предприятия, адрес и телефон 3. Должностное лицо, ответственное за радиационную безопасность на объекте ___________________________________________________________________________ должность, № и дата приказа ___________________________________________________________________________ 4. Разрешаются работы на территории, загрязнённой радиоактивными веществами: № п./п.

Вид и характер работы

Участок МЭД, мкР/ч

Контрольная продолжительность работы, часов

Ограничительные условия

5. Санитарный паспорт выдан на основании____________________________________ ___________________________________________________________________________ (акты обследования с указанием номеров и дат) 6.Санитарный паспорт действителен до «_____»______________20 Главный государственный санитарный врач района_______________

г.

Ф.И.О.

М.П. Дата выдачи санитарного паспорта «_____»__________________20

г.

Исполнитель: Ф.И.О., должность Исполнено: в_____ экз. Вручено: № п./п.

Предприятие

Дата

Отметка о вручении (подпись)

124

Форма 3 Без технологической карты недействителен Руководитель предприятия ________________________ «____» _________________20

г.

НАРЯД – ДОПУСК на проведение радиационно-опасных работ по технологической карте № ______от «_____»________________200 г. (действителен на время работ на данном участке) 1. Сроки проведения работ____________________________________________________ 2. Место проведения работ____________________________________________________ 3. Исполнитель_____________________________________________________________ 4. Должность, Ф.И.О. ответственного руководителя работ по наряду–допуску ___________________________________________________________________________ 5. Данные радиационного контроля (РК) до начала работ ___________________________________________________________________________ 6. Мероприятия по обеспечению радиационной безопасности (РБ) ___________________________________________________________________________ 7. Ответственный за радиационный контроль на объекте ___________________________________________________________________________ (должность, Ф.И.О.) 8. С условием работ ознакомлен, наряд-допуск и инструктаж РБ по технологической карте применительно к данной работе получил ___________________________________________________________________________ (подпись ответственного руководителя работ) 9. Инструктаж по РБ получили Фамилия Должность, Роспись в Роспись Данные № получении инструктирующего индивидуального п./п. имя, отчество профессия исполнителей инструктажа дозиметрического контроля 10. К работе приступили «_____»______________20 г. 11. Работа завершена «_____»______________20 г. Ответственный руководитель работ Дозиметрист Ответственный за радиационный контроль

125

Работы по облесению зараженных радионуклидами земель должны проводиться ранней весной или поздно осенью по влажной почве, желательно в безветренную погоду. Передвижение рабочих осуществляется по бороздам, так как в них гамма-фон самый низкий. В бороздах производится также прикопка посадочного материала и хранение инструмента. Работающих подвозят к месту работ специально оборудованным автотранспортом. Перед подачей на посадку в салонах или крытых кузовах должна производиться влажная уборка. На объекте работ устраивается защищённая от ветра и очищенная от верхнего (5 см) слоя почвы площадка, так как подстилка остается самым радиоактивно-загрязненным компонентом лесных экосистем. В минеральную толщу почв к настоящему времени мигрировало от 10…15 до 30…35 % радионуклидов. На подготовленной площадке производится приём пищи, переодевание в рабочую одежду и наоборот. Эта операция может проводиться и в специально оборудованной комнате лесничества. На площадке устанавливаются стол и стулья для зарядки кассет посадочной машины сеянцами в торфяном субстрате. При ручной посадке сеянцы и саженцы с открытыми корнями развозят по лесокультурной площади и прикапывают в бороздах, так чтобы переходы за посадочным материалом были не более 100 м. Радиационный контроль при облесении загрязнённых радионуклидами земель включает: - контроль мощности экспозиционной дозы (МЭД) в зоне проведения работ, отдыха, приёма пищи, санитарно-бытовых помещениях, кабинах трактора и автомашин, салонах транспортных средств; - контроль за уровнями загрязнения радионуклидами и эффективностью дезактивации рабочих поверхностей машин, транспортных средств, рабочего инвентаря, спецодежды; - индивидуальный контроль за загрязнением радионуклидами кожных покровов работающих (постоянно); - индивидуальный контроль за поступлением и содержанием радиоактивных веществ в организме работающих с помощью счётчиков излучения; - индивидуальный учёт фактического времени выполнения работ и соответствия его значениям предельно допустимой продолжительности работы по каждому диапазону – МЭД. Ответственность за организацию радиационного контроля возлагается на администрацию предприятия, а его проведение – на руководителя работ. Радиационный контроль в процессе подготовки и выполнения конкретных технологических операций осуществляется

126

руководителем работ в соответствии с Санитарным паспортом, Нарядомдопуском и Технологической картой. Для исключения возможности переоблучения персонала при облесении загрязнённых земель вводится ограничение времени работы на них, которое обеспечивается соблюдением предельно допустимой продолжительности работы (ПДПР) – это продолжительность работы (в часах за год), в течение которой доза облучения не превышает значения 1 мЗв. Для каждого работника, занятого на работах, где МЭД превышает 70 мкР/ч, проводится расчёт рабочего времени за год с тем, чтобы оно не превышало предельных величин. В случае достижения ПДПР работники переводятся на работы, не связанные с воздействием радиоактивного излучения. Для снижения дозы облучения до возможно более низкого уровня применяются средства индивидуальной защиты (СИЗ) – комплекты спецодежды и респираторов, регулярное умывание перед приёмом пищи и после окончания работы. Ношение после работы, вынос, хранение, стирка спецодежды и других СИЗ по месту жительства запрещаются. Дезактивация техники проводится на специально отведённых для этих целей местах. Рекомендуется использовать механизированную мойку. Она осуществляется от менее к более загрязнённым радиоактивными веществами местам. Рабочий инструмент и инвентарь, используемый при облесении, должен быть промаркирован. Использование его вне зоны радиоактивного загрязнения допускается только с разрешения службы радиационной безопасности. 11.5. Особенности лесопользования На накопление радионуклидов в лесной продукции влияют: видовая принадлежность, условия произрастания, состав радиоактивных выпадений. Наименьшим загрязнением отличаются древесина и продукты ее переработки: скипидар, живица, обрезной пиломатериал (содержание радионуклидов не превышает санитарных норм). В коре, горбыле и древесном угле содержание радионуклидов возрастает в несколько раз. По данным Е.М. Романова и др. (2006), максимальное накопление радиоцезия отмечено у дуба, достаточно высокое – у липы мелколистной, осины, ольхи черной и серой. Минимальное поступление цезия-137 характерно для берёзы повислой и сосны обыкновенной. Древесина сосны может использоваться в хозяйственных целях без ограничений при загрязнении до 15 Ки/км2, а с некоторыми ограничениями – до 40 Ки/км2. Ограничения на березовую древесину вводятся при плотности загрязнения 10…40 Ки/км2. Лишь через 60…80 лет

127

концентрация стронция может существенно уменьшиться. Наибольшим загрязнением характеризуются кора деревьев, затем по мере убывания идут листья деревьев и кустарников, ягоды и травы. В грибах цезия-137 накапливается в десятки раз больше, чем в древесине, что служит причиной ограничения их сбора. Грибы вбирают радиоактивные частицы из почвы, как губка. При плотности загрязнения более 5 Ки/км2 заготовка грибов и другой пищевой продукции в лесах полностью запрещена. Радиационный контроль обязателен даже при слабом загрязнении (1…2 Ки/км2), так как и здесь возможно превышение допустимых уровней. Даже в зонах с плотностью загрязнения менее 0,5 Ки/км2 содержание цезия в плодовых телах грибов может превышать допустимый уровень в 2…3 раза. По интенсивности накопления цезия грибы делятся на 3 группы: слабонакапливающие (опенок осенний), средненакапливающие (белый гриб, лисичка, подосиновик, шампиньон лесной) и сильнонакапливающие (масленок, сыроежка, груздь, волнушка, моховик). Промывание грибов в подсоленной воде перед приготовлением снижает содержание цезия в них. Высоким содержанием радионуклидов отличаются также такие нецветковые растения, как различные виды мхов, папоротников, плаунов. Мох не следует использовать в жилищном строительстве, так как после его сгорания образуется зола с уровнем активности, превышающим норматив на радиоактивные отходы. Во время заготовки трав уже при плотности загрязнения цезием-137 1…2 Ки/км2 необходимо осуществлять радиационный контроль, а сбор наиболее накапливающих радионуклиды видов (багульник, толокнянка и др.) следует запретить. Ягоды земляники, чаще произрастающей на дренированных почвах, содержат гораздо меньше радионуклидов, чем черники, брусники и клюквы. Использование древесины на топливо и золы на удобрение разрешается лишь на территории с плотностью загрязнения до 5 Ки/км2. Пастьба скота производится при плотности загрязнения до 5 Ки/км2 и высоте травы более 10 см. Охота здесь допускается по действующим правилам. В лесах III зоны используется лишь окоренная древесина. Кору оставляют на лесосеке. Высокая загрязненность коры хвойных пород объясняется более высокими сорбирующими свойствами коркового слоя хвойных. Рубят лес при снежном покрове. Рубки ухода и заготовка пищевых продуктов запрещены. Даже через 30 лет после аварии здесь будет можно вести хозяйство только по регламенту I зоны. Разрешается промысловая охота на копытных животных при строгом радиационном контроле продукции охоты.

128

В IV зоне лесопользование не допускается. Охота и биотехнические работы не проводятся. Строго выполняются лишь лесозащитные и противопожарные мероприятия. Во всех зонах ежегодно организуется лесопатологическое обследование, и особое внимание уделяется противопожарным мероприятиям. Запрещается проход техники по неплановым лесным дорогам, так как леса очень пожароопасны. Вдоль разрешенных дорог в лесных массивах создаются минерализованные полосы шириной не менее 3 м. Устанавливают аншлаги каждые 2…3 км. Все машины, работающие в лесу, оборудуют искрогасящими устройствами. В III зоне минерализованные полосы прокладывают по границам с сельскохозяйственными угодьями и населенными пунктами. Погибшие участки леса опахивают по периметру. С помощью авиации огнезащитным водным раствором делают заградительные полосы шириной 3…4 м по границам и взаимно-перпендикулярным направлениям через каждые 150…200 м. Рекомендуемая литература Допустимые уровни содержания цезия-137 и стронция-90 в продукции лесного хозяйства. Санитарные правила. СП.2.6.1. 759-99.М: Минздрав РФ, 1999. – 7с. Марадудин И.И., Панфилов А.В., Шубин В.А.. Основы прикладной радиоэкологии леса. М.:ВНИИЛМ, 2001. – 224 с. Руководство по ведению лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения от аварии на Чернобыльской АЭС (на период 1997-2000 гг.). М.: Рослесхоз, 1997. – 112 с. Шубин В.А., Ефимцев Ю.А., Назаренко Г.Л. Организация нормирования труда для работников лесного хозяйства на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Методические рекомендации. Пушкино: ВИПКЛХ, 1997. – 28 с. Контрольные вопросы 1. На каких территориях России имеет место радиоактивное загрязнение? 2. Какие биогеоценозы наиболее устойчивы к радиации? 3. Назовите зоны и плотность загрязнения, в которых допускается вести лесное хозяйство и лесоразведение. 4. Какие документы должны быть подготовлены к началу работ на площадях с радиоактивным загрязнением? 5. Для чего оформляется наряд-допуск? Какой документ к нему обязательно прилагается?

129

Глава 12. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМА МАШИН ДЛЯ ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА Основным объектом работ по лесовосстановлению являются сплошные вырубки, ежегодный объем которых сохраняется в пределах 0,8...1,2 млн. га. В таежной зоне искусственное лесовосстановление проводится на 30...40 % вырубок и в настоящее время имеет тенденцию к снижению. В зоне смешанных лесов на долю искусственно восстанавливаемых площадей приходится 60…65 %, в лесостепи – более 90 %. За последние 20 лет накоплено много территорий, заросших лиственным порослевым мелколесьем, что будет существенно осложнять их освоение. Выбор оптимальной технологии искусственного лесовосстановления зависит от зональных особенностей вырубаемых площадей, типов леса, состава насаждений, наличия пней, характера распределения порубочных остатков, валежника и давности рубки. Основным методом лесовосстановления на вырубках во всех лесорастительных зонах является посадка. Посев семян хвойных пород используется преимущественно на завалуненных почвах. В зависимости от лесорастительных условий, технические средства для лесовосстановления должны обеспечивать: − посадку лесных культур в борозды или минерализованные полосы на вырубках с дренированными почвами; − посадку лесных культур по пластам и микроповышениям на вырубках с временно переувлажненными и сырыми почвами. Лесные культуры сосны создаются сеянцами с открытыми и закрытыми корнями, реже саженцами. Культуры ели в таежных условиях наибольший лесоводственный и экономический эффект обеспечивают при использовании укрупненного посадочного материала. Качество обработки почвы на вырубках зависит от количества пней и порубочных остатков. Вырубок с количеством пней до 400 шт./га насчитывается ~5 %, 400…600 шт./га ~ 40 %, 600…800 шт./га ~ 45 %, 800…1200 шт./га ~ 9 %, свыше 1200 шт./га ~1%. Частичную обработку почвы без корчевки можно производить на вырубках с числом пней до 600 шт./га, т.е. примерно на 45 % всех площадей лесокультурного фонда. На остальных вырубках потребуется выполнить расчистку площади, корчевку или понижение высоких пней. В работе И.М. Бартенева и С.А. Родина «Экологизация технологий и машин лесного комплекса» (2001), говорится: «Экономия материальных ресурсов при расчистке вырубок от пней полосами оборачивается убытками на последующих технологических операциях. В последние несколько лет в погоне за сиюминутной экономией вообще начали отказываться от

130

расчистки вырубок даже полосами. Для этого была «поднята на щит» лесопосадочная машина ЛМД-81 и технология создания культур на вырубках без расчистки их. Это уже совсем дешево, но без культур. При выборе технологии следует руководствоваться конечным результатом своей деятельности. Материальные и финансовые затраты – это средства достижения конечного результата. Не вкладывая материальные ресурсы в первые основополагающие операции, какими являются расчистка вырубок и обработка почвы, лесное хозяйство, как правило, не получает культур, и следовательно, эти средства и плюс к ним затраты, связанные с выращиванием посадочного материала, посадкой его и уходом за культурами, выбрасываются «на ветер». Опыт лесовосстановления на Северо-Западе России, где лесные площади зачастую еще и переувлажнены, заставил лесокультурников этого региона прийти к аналогичному выводу еще в 1975 году. Подробно процессы механизации лесовосстановления изложены в Федеральном регистре базовых технологий и Федеральном регистре технических средств для их выполнения (2004). Основой «Системы технологий и машин» являются энергетические средства, определяющие конструктивные параметры агрегатируемых с ними лесохозяйственных машин и орудий. Все включенные в Федеральный регистр энергетические средства имеют сертификат соответствия (табл. 13).

131

Энергетические и технические средства для создания лесных культур и ухода за ними Наименование, марка 1

Назначение 2 Энергетические средства

Трактор гусеничный общего назначения Т- 170.01

Расчистка и раскорчевка полос на вырубках, террасирование склонов

Трелевочный трактор ТТ-4М-05

Расчистка площадей от порубочных остатков, пней и обработка почвы

Трактор гусеничный лесохозяйственный ЛХТ-100-04 для работ на избыточно-увлажненных почвах, ЛХТ-100

Полосная расчистка вырубок от порубочных остатков, обработка почвы, уход за культурами, противопожарные мероприятия

Трактор гусеничный сельскохозяйственный общего назначения ДТ-75Н

Обработка почвы под посев (посадку) полезащитных полос, уход за ними, выкопка посадочного материала

то же на дренированных почвах

Колесный, универсальнопропашной трактор, то же + транспортные работы интегральной схемы ЛТЗ-155 Колесный универсальнопропашной трактор Механизация работ в питомниках, повышенной на рубках ухода, уход за лесными проходимости культурами, транспортные работы МТЗ-82 Альтернатива МТЗ-82 для леса. Колесный универсальноОбработка почвы, посадка и уход, пропашной трактор выполнение транспортных и ЛТЗ- 60АБ погрузо-разгрузочных работ Колесное универсальнопропашное самоходное шассиТ-16М (Т-16Г)

Механизация комплекса работ в питомниках, транспортные работы

Основные параметры* 3

Таблица 13 Тяговый класс 10 N = 125 кВт V = 2.6...10,4 км/ч δ = 0,069 МПа Тяговый класс 4 N = 95,5 кВт V = 2,3...10,2 км/ч δ = 0,034 МПа Тяговый класс 3 N = 88 кВт V = 0,44…11,10 км/ч δ = 0,41 МПа V = 0,41.. .10,53 км/ч δ = 0,051 МПа Тяговый класс 3 N = 70 кВт V = 0,34... 11,49 км/ч δ = 0,045 МПа Тяговый класс 2 N=110 кВт V =1,95...35,1 км/ч Тяговый класс 1,4 N = 55,2 кВт V = 0,66...30,0 км/ч δ = 0,14...0,25МПа то же δ = 0,20 МПа Тяговый класс 0,6 N=18,4 кВт V = 1,6...29,2 км/ч δ = 0,11 МПа

132

Продолжение табл. 13 Технические средства для расчистки вырубок и корчевки пней Агрегатируется с ЛХТ-100, Подборщик сучьев ПССбор в кучи и валы порубочных ширина захвата 3 м 2,4 (ПС-2Г) остатков на вырубках W= 0,34...0,49 га/ч Корчеватель Агрегатируется с ДТ-75Ннепрерывного действия Корчевка пней и кустарников рядами С4, ширина захвата 1,1м КНД- 1,1 W = 2,0...3,1 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Оборудование для Для узкополосной расчистки ТТ-4М, ширина захвата расчистки вырубок вырубок 1,5м ОРВ-1,5 W = 0,8...1,0 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Подборщик-трелевщик Сбор в кучи ветвей, деревьев, ЛТЗ-60 универсальный ПТУ-2,1 кустарника и их трелевка W = 0,16 га/ч Машина для измельчения Агрегатируется с ЛХТнадземной части пней Измельчение надземной части пней 100, ширина захвата 4 м МУП-4 W = 75... 155 пней/ч Обработка почвы с одновременным Агрегатируется с ТТ-4М, Машина для дробления дроблением пней (дренированные и ширина захвата 1 ,5 м пней МДП-1,5 временно-переувлажненные почвы) W = 0,4 км/ч Корчевальный агрегат МП-8 включает: корчеватель, Агрегатируется с Т- 170.01 Расчистка и раскорчевка вырубок корчевальную борону КW = 1,2...2,0 км/ч 1, корчевальные грабли К-3 Технические средства для обработки почвы Агрегатируется с ЛХТ-100, Плуг лесной бороздной ДТ-75Н , Нарезка борозд на вырубках ПЛБ-0,7, ПЛБ-1,0 ширина обработки 0,7 м W = 2,3...2,5 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Обработка почвы на вырубках Плуг лесной ПКЛ-70А ширина обработки 1,4 м (нарезка борозд) W= 1,5...1,7 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Плуг лесной Нарезка борозд и пластов на ширина захвата 1 м двухотвальный ПЛ-1 вырубках W =1,5 км/ч Плуг для обработки почвы Агрегатируется с ЛХТ-100, Подготовка микроповышений на микроповышениями ширина захвата 1,3 м временно переувлажненных почвах ПЛМ-1,3 (ПЛМ-1,5) W = 2 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Плуг плантажный Обработка почвы под закладку ширина захвата 0,4 м навесной ППН-40 лесных насаждений глубина обработки до 0,45 м W = 0,23 га/ч

133

1

2

Рыхлитель навесной РН60М

Плантажная обработка тяжелых почв без оборота пласта с внесением инсектицида в почву

Плуг дисковый ПДВ-1,5

Создание микроповышений на вырубках по расчищенным полосам

Ямокопатель многобуровой ЯМ-3

Копка ям под посадку плодовых и лесных культур

Машина лесная фрезерная ФЛУ-0,8

Полосное рыхление почвы на свежих вырубках с числом пней до 600 шт./га

Орудие роторное ОРМ-1,5 М

Создание холмиков (дискретных микроповышений) на вырубках без корчевки пней или после их понижения

Плуг лесной полосный ПЛП-135 Плуг лесной 2-корпусной одноотвальный ПЛ-2-50

Нарезка пластов на вырубках с временно переувлажненными почвами Обработка почвы под лесные культуры по предварительно расчищенным полосам

Плуг 4-корпусный с безотвальными корпусами ПЛН -4-35

Безотвальная пахота на глубину до 40 см

Борона дисковая клавишная БДК-2,5

Полосная и сплошная обработка почвы на вырубках с пониженными пнями

Покровосдиратель дисковый ПДН-2

Для 2-бороздного рыхления почвы с одновременным посевом семян хвойных пород

Ямокопатель КЯУ-100Б

Копка ям под посадку плодовых и лесных культур

Продолжение табл. 13 3 Агрегатируется с ТТ-4М0.5, между проходами 0,5...0,7 м W до 3 км/ч Агрегатируется с ТТ-4М и ЛХТ-100, ширина захвата 1,5м W =1,5...2 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, ЛТЗ-60 АБ, глубина ямок до 0,7 м W ≈100 ям/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, ширина захвата 0,8 м W = 2,0...2,4 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, параметры нижнего основания холмика 0,9... 1,05 м W =1,2... 1,9 км/ч Агрегатируется с ТТ-4, ЛХТ-100, ширина захвата 1,35 м ,W=2,0 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, ширина захвата 2,2 м W = 2,3 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, ширина захвата 1 ,4 м W= 0,76... 1,29 га/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, ширина захвата 2,5 м глубина обработки 12... 15 см W = 2,3 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, ширина захвата 2 м W = 2,0...2,5 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, МТЗ-82, ЛТЗ-60АБ, диаметр ям 30.. .60 см, глубина до 70 см W до 120 ям/ч

134

Продолжение табл. 13 Технические средства для посева и посадки Агрегатируется с ЛТЗ-155, МТЗ-82, Сеялка желудевая Посев желудей по бороздам на норма высева 4... 19 навесная СЖН-1 вырубках шт./пог.м W до 3 км/ч Посадка сеянцев и саженцев на Агрегатируется с ЛХТ-1 Машина лесопосадочная вырубках с дренированными 00, шаг посадки 0,5. ..1,5 м универсальная МЛУ-1А почвами W=1,0 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-1 00, Машина для посадки и Посадка сеянцев и посев семян ТТ-4М, Т-130 БГ-1, посева леса по пластам хвойных пород по пластам на шаг посадки 1,0... 1,5 м СЛ-2А вырубках с сырыми почвами W= 0,8...2,5 км/ч Агрегатируется с Машина посадочная для Посадка крупномерных саженцев ЛХТ-1 00, ТТ-4М, крупномера МПК-1 хвойных пород шаг посадки 0,5. ..1,5 м W=1,2...1,9 км/ч Агрегатируется с Машина лесопосадочная Посадка сеянцев по грядкам на ЛХТ-100, ТТ-4М, грядковая СЛГ-1А временно- переувлажненных почвах шаг посадки 0,5... 1 ,5 м W= 2,2...2,5 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100 Лесопосадочная машина Посадка саженцев на вырубках без шаг посадки 1,0.. .2,0 м ЛМД-81 предварительной обработки почвы W =1,0... 1,5 км/ч Посадка ручная саженцев хвойных Меч-лопата Глубина посадки 0,3 м пород Агрегатируется с Сеялка фрезерная лесная Посев желудей с обработкой почвы и МТЗ-82, ЛТЗ-60 АБ, комбинированная СФК-1 внесением удобрений посев строчно-луночный W = 0,7 га/ч Ручной инструмент, Высев семян хвойных пород на глубина заделки семян 1,5 Посевная трость вырубках в выбранные точки см W= 1000 шт. лунок/ч Технические средства для ухода за культурами Агрегатируется с ЛХТКультиватор лесной Уход за лесными культурами на 100, ширина 1,7 м бороздной КЛБ-1,7 вырубках W до 4 км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Культиватор дисковый Уход за лесными культурами по ширина захвата 1,8. ..2 м КДС-1,8А полосам и на склонах до 12° W до 3 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Осветление рядовых лесных культур Кусторез-осветитель ЛТЗ-60 АБ, на вырубках, коридорный уход за КОМ-2,3 (КОН-2,3) диаметр поросли до 5 см молодняками W = 0,2...0,25 га/ч

135

Продолжение табл. 13 1 2 3 Осветление лесных культур на Агрегатируется с ЛХТ-100, Кусторез-осветитель вырубках, лесоводственный уход за диаметр поросли до 6 см КОГ-2,3 естественными молодняками W = 0,25 га/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Каток-осветитель КОКОсветление и прочистка лесных диаметр поросли до 10 см 2М культур на вырубках W =1,5...1,7км/ч Агрегатируется с ЛХТ-100, Каток универсальный Уход за лесными культурами на диаметр поросли до 10 см лесной КУЛ-2А вырубках W = 1,5...2,5 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Агротехнический уход и первое ЛТЗ-60 АБ, Осветитель цепной ОЦ-2,3 осветление диаметр поросли до 5 см W=1,5...2,5 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Культиватор лесной Уход за лесными культурами в рядах ширина захвата 0,5. ..0,8 м КРЛ-1А и лентах W= 5...8 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Культиватор лесной для Уход за лесными культурами в рядах ширина захвата 3 м песков КЛП-2,5 и лентах W = 3...4 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Культиватор Уход за лесными культурами в рядах ширина захвата универсальный КУН-4 и лентах 2,5;3,0;3,5;4м W до 4 км/ч Агрегатируется с МТЗ-82, Опрыскиватель лесной Химическая обработка насаждений, ЛХТ-100, тракторный ОЛТ-1А внесение химикатов в почву ширина захвата 6,2м W =1,2 га/ч Двигатель бензопилы Борьба с нежелательной Опрыскиватель ранцевый «Дружба», емкость 8 л, растительностью, вредителями и мелкокапельный ОМР-2 высота опрыскивания до 8 м болезнями W = 1,5 га/ч Бензодвигатель «Тайга Срезание древесной, кустарниковой, 124», Мотокусторез МКР-2,5 травянистой растительности диаметр дерева до 15 см W = 0,1 …0,5 га/ч Ручной инструмент, Нож-рубщик Рубка нежелательной растительности диаметр кустарника до 2 см, W до 0,1 га/ч Примечание: N – мощность двигателя; V – скорость; W – производительность агрегата за 1ч сменного времени; δ - удельное давление движителей трактора на грунт.

Ниже в расчетно-технологических картах (РТК) приведены технологические схемы работ, которые апробированы в условиях СевероЗапада России и могут быть рекомендованы производству:

136

РТК № 1 – рассмотрены разные способы подготовки лесокультурной площади и обработки почвы; РТК № 2 – подготовка посадочного материала и закладка культур сеянцами, саженцами с открытыми корнями или ПМЗК; РТК №3 – уход за культурами хвойных пород с использованием механического и химического способов. С учетом особенностей климата, почвенных условий и категории лесокультурной площади можно подобрать оптимальную технологическую схему для конкретного участка и сделать расчет потребности в машино-сменах и человеко-днях на 1 га. Рекомендуемая литература 1. Система технологий и машин (СТМ) для комплексной механизации лесного хозяйства и защитного лесоразведения в условиях рыночных отношений на 2001–2005 годы и на период до 2010 года / Л.Н. Прохоров, В.И. Казаков, Н.А. Смирнов, И.В. Казаков (ВНИИЛМ), Ю.М. Жданов, В.Н. Хорошавин (ВНИАЛМИ) // Лесхозяйственная информация, 2004, № 6. 2. Набатов Н.М., Ильяков В.В. Лесные культуры и механизация лесохозяйственных работ. М., МГУЛ, 2003. Контрольные задания 1. Составить технологическую схему и комплекс машин для создания культур методом посева (обработка почвы, посев, уход) в вересковых условиях. 2. То же для культур в гигротопе с индексом 0 (А0, В0 или С0) методом посадки. 3. То же для сильно задерневших почв вырубки сосняка брусничного. 4. То же для культур сосны на свежих почвах в подзоне средней тайги. 5. То же для культур ели в долгомошнике с числом пней более 1000 шт./га. 6. То же для культур сосны в сфагновом типе леса. 7. То же для смешанных сосново-еловых культур в черничных лесорастительных условиях Псковской области. 8. То же для культур ели в приручейном типе леса. 9. То же на землях бывшего сельхозпользования. 10. То же при освоении пустыря.

137 РТК № 1 на подготовку лесокультурной площади и обработку почвы Категория лесокультурной площади

Свежие вырубки с наличием до 600 пней/га

Свежие вырубки с любым количеством пней

Свежие вырубки с каменистыми почвами

Состав агрегата машина, трактор орудие Лесорастительные условия: лишайниковые, вересковые (эдатопы А1, В1, С1, Д1). Почвы сухие 1. Минерализация почвы на глубину 10…15 см в ПДН-1 полосах шириной 1,0 м с одновременным посевом ЛХТ-55 семян, 5 км, весна. 2. То же в полосах шириной 1,2 м без посева семян, 5 км. ПЛ-1,2 3. То же в полосах шириной 1, 8 м без посева семян, 5 км. РЛ-1,8 Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок исполнения

1. Подготовка площадок размером 0,5×0,5 м, 500…600 шт./га, со снятием подстилки для последующей посадки группы сеянцев или посева семян, 140 м 2 , весна. 2. Расчистка полос от порубочных остатков для посадки по целине, 5 км, весна. 3. Нарезка борозд для посадки культур в дно борозды (борозды могут быть прерывистыми), 5 км, весна. 1.Подготовка лунок глубиной 20 см под посадку культур. Расстояние между рядами лунок 1,7 м (Л22) или 1,4 м (Л-2), в ряду 0,7…0,8 м, 3 км, весна.

Затраты на 1 га чел.маш.дн. смен 0,54

0,54

0,46

0,46

0,46

0,46

–

грабли

2,10

ЛХТ-55

ТК-1,2 или ОРВ-1,5

0,90

0,90

ЛХТ-55

ПКЛ-70

0,62

0,62

ЛХТ-55 МТЗ-80

ЛЛ-22 или Л-2

0,50

0,50

138 Продолжение РТК №1 Состав агрегата Затраты на 1 га Категория лесокультурной Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок выполнения машина, чел.- маш.трактор площади орудие дни см. Лесорастительные условия: : брусничные, кисличные, черничные свежие на супесях ( эдатопы А2, В2, С2, Д2 ). Почвы свежие Свежие вырубки с 1. Вешение осей прохода трактора через 3…4 м, 3,3…2,5 км, VШ-IХ. 0,86 любым количеством ОРМ-1,5, ПЛ2. Подготовка дискретных микроповышений или прерывистых (при пней высотой до 10 см ЛХТ-55 1 0,50 0,50 встрече с пнями) пластов высотой 15…20 см , 3,3…,5 км, VШ-IХ. или ПКЛ-70 Свежие вырубки с 1. Вешение осей прохода трактора через 3…4 м, 3,3…2,5 км, VШ-IХ. 0,86 наличием до 600 2. Понижение высоты пней до 10 см (условно 100 шт./га) в ЛХТ-55 МУП-4 0,50 0,50 пней/га высотой более технологических проходах, VI –IX. 10 см ЛХТ-55 бензопила 2,1 2,1 ПЛД-1,2 или 3. Подготовка взрыхленных полос или микроповышений высотой ЛХТ-55 ПЛМ-1,3, 0,38 0,38 10…20 см, 3,3…2,5 км, V III- IX. ПЛШ-1,2 1. Вешение осей прохода трактора через 3…4 м, 3,3…2,5 км, VШ-IХ. 0,86 2. Расчистка полос с частичной минерализацией почвы на глубину ЛХТ-55М ОРВ-1,5 1,08 1,08 7…12 см при необходимости с корчевкой мелких пней, 3,5 км, IX. Свежие и старые 1 . Вешение осей прохода трактора через 7м, 1,4 км, V- IX…. 0,43 вырубки с любым 2. Корчевка пней (условно 300 шт./га) в полосах шириной 3м в сухое ЛХТ-100 МП-2Б 1,75 1,75 количеством пней время лета, 0,42 га. высотой 10 см и более ЛХТ-55 ПЛ-2-50 0,17 0,17 3. Подготовка гряд или пластов высотой 20…25 см, (1,4 ×2) км, IХ-Х. ЛХТ-100 ПШ-1 0,24 0,24

139

Категория лесокультурной площади Старые вырубки с высотой малоценных насаждений до 5 м (с временным сельскохозяйственным пользованием агролесокультуры)

Земли бывшего сельхозпользования, пустыри

Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок выполнения

Продолжение РТК № 1 Состав агрегата Затраты на 1 га чел.- маш.трактор машина, орудие дни см.

1 .Химическая подсушка насаждений раундапом 5…8 л/га, арсеналом 2…3 л/га или их баковой смесью (5 + 2) л /га, VI-VIII. Площадь вырубки до 5 га; более 5 га. 2. Сгребание в валы и сжигание древесной массы (условно 50 м /га) в период отсутствия пожарной опасности. 3. Известкование кислых (рН ниже 4, 5) почв, загрузка извести и сплошное внесение , IX. 4.3яблевая вспашка на глубину 25…30 см, IX.

ЛХТ-100

5. Двойка пара на глубину 20…25 см с последующим боронованием, V.

ДТ-75М

-

«Соло»

0,40

0,40

-

АЛХ-2

0,06

0,06

ЛХТ-55

ПС-3

0,37

0,37

ПФБ-Ф-6 1-РМГ-4 ПКБ-56 ПН-3-35 БЗСС-1

0,10 0,05 0,35 0,62 0,30

0,10 0,05 0,35 0,62 0,30

СЗТ-3,6

0,10

0,10

-

0,43

-

ПЛ-2-50 ПШ-1

0,17 0,24

0,17 0,24

ППН-50

0,91

0,91

БЗСС-1

0,15

0,15

ЛХТ-55

6. Посев овса, ячменя, бобовых культур на зеленый корм или зерно в МТЗ-80 течение двух лет. 7. Вешение осей прохода трактора через 7м, 1,4 км, V- IX. 8. Нарезка гряд или пластов, (1,4 ×2) км, IX. ЛХТ-55 или В последующие 5…7 лет в междурядьях возможно выращивание ЛХТ-100 лекарственного сырья или кормовых сельскохозяйственных культур. 1. Вспашка почвы на глубину 30…40 см для устранения уплотненного ДТ-75М слоя (плужной подошвы), IX.. 2. Боронование (при необходимости парование с несколькими МТЗ-80 культивациями КПН-4).

140 Продолжение РТК № 1 Затраты на 1 Состав агрегата га Категория лесокультурной Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок выполнения чел. аш.площади трактор машина, орудие – см. дни Лесорастительные условия: чернично-кисличные, разнотравные на суглинках и глинах, черничные влажные, долгомошные, травяно-болотные осушенные. ( эдатопы В3 , 4, С3, 4, Д3, 4 ). Почвы влажные и сырые Свежие вырубки с 1. Прокладка по низким местам рельефа водоотводящих каналов Т-130Б КН-0,6 0,16 0,16 любым количеством глубиной 0,8…1 м, 0,1 км, VI-Х . ЛХТ-100 пней 2. Вешение осей лесокультурных полос через 7м, 1,4 км. 0,43 3. Корчевка пней в полосах шириной 3 м с укладкой пней с 2 Т-130Б МП-2Б или расчищаемых полос в одно междурядье, условно 300 пней/га, 0,42 га, в 1,75 1,75 ЛХТ-100 Д- 496 сухое время года. 4. Обработка почвы с формированием гряд (пластов) и борозд, ЛХТ-100 ПШ-1 или 0,24 0,24 выведенных устьями в водоотводящие каналы, 1,4 км, VIII-IХ. Т-130Б ПКЛН-500 0,15 0,15 Свежие вырубки с 1. Прокладка собирателя (условно 0,1 км/га) по низким местам рельефа, Э-304Г 0,05 0,05 наличием до глубина канала 1…1,2 м. 800 пней/га 2. Корчевка пней и подготовка осушителей через 25…30 м один от МП-2Б или 0,33 0,33 Т-130Б другого с выводом в собиратель, 0,4 км, VI-Х. Д-496 ЛХТ-100 КН-0,6 0,06 0,06 3.Напашка дискретных микроповышений между осушителями. Для ОРМ-1,5 или создания холмиков высотой 20…30 см почвообрабатыващее орудие ЛХТ-55 0,75 0,75 ПКЛ-70 проходит по одному следу дважды, 0,8 км. Свежие и старые 3- 1. Прокладка собирателя и осушителей глубиной 1…1,2 м на расстоянии 5-летние вырубки с 24 м один от другого, 0,4 км, VI-Х. Вынутый грунт укладывается в виде Э-304Г 0,15 0,15 любым количеством клумб диаметром 1,2…1,5 м на расстоянии 3, 5 и 7 м от осушителя. пней

141

Категория лесокультурной площади Старые вырубки, заросшие малоценными древеснокустарниковыми породами Болота переходные богатые и низинные после коренной гидромелиорации

Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок выполнения 1 .Вешение осей прохода трактора через 12 м. 2. Расчистка от мелколесья коридоров шириной 6м, 0,48 га, V-IX. 3.Напашка 4 плужных пластов в расчищенной полосе путем прохода трактора с 2-отвальным плугом, 1,6 км, VIII-IХ. Болота (эдатопы С5, Д5) 1 .Вешение осей прохода трактора через 6м, 1,6 км . 2. Нарезка борозд глубиной 35…40 см с выводом устьев в осушители для сброса избытка воды и формирование пластов высотой 35…40 см, шириной 80…100 см, 1,6 км, VШ-IХ.

Продолжение РТК № 1 Затраты на 1 Состав агрегата га чел. маш.трактор машина, орудие см. дни 0,43 Д-513Аили Т-130Б 2,0 2,0 КБК-2А Т-130Б

ПКЛН-500

0,26

0,26

-

-

0,45

-

Т-130Б

ПКЛН-500

0,26

0,26

142

РТК № 2 на посадку (посев) лесных культур № Технологическая операция, объем работ на п.п. 1 га, срок исполнения

Состав агрегата машина, трактор орудие

Сортировка посадочного материала на 1 питомнике, сеянцев 4…5 тыс. шт., – вручную саженцев 3 тыс. шт. Защитная обработка от вредителей и 2 болезней сеянцы 2…3 лет, 4…5 тыс.шт./га, – ОМР-2 саженцы 4…5 лет, 3…3,5 тыс. шт./га Доставка на расстояние 20 км с погрузкой, разгрузкой и прикопкой: 3 сеянцы 4…5 тыс. шт./га, – ЗИЛ-131 саженцы 3…3,5 тыс. шт./га, ПМЗК 4 тыс. шт./га. Прикопка посадочного материала 4 сеянцы 2…3 лет, 4…5 тыс. шт./га, – вручную саженцы 4…5 лет, 3…3,5 тыс. шт./га. Обработка корневых систем глиноторфяной болтушкой: – вручную 5 сеянцы 2…3 лет, 4…5 тыс. шт./га, саженцы 4…5 лет, 3…3,5 тыс. шт./га. Транспортировка посадочного материала 6 по вырубке к месту посадки: саженцы Т-40 – 3 тыс. шт. Посев семян в лунки посевной тростью – ПТ-1 7 (по 8…10 шт. в каждую) меч Посадка сеянцами 2..3 лет, Колесова 4…5 тыс.шт./га, лопата то же саженцами 4…5 лет, 8 3…3,5 тыс.шт./га, лопата саженцами 5…6 лет в ямки 0,3×0,3×0,3 м, 2,0 тыс. шт./га, ПМЗК 3,0 тыс. шт./га. Поттипутка ЛХТСАБ-1 Посадка ПМЗК без предварительной 55 обработки почвы посадочных мест МЛУ-1 машиной САБ-1, 1,5 км/га, ЛХТсеянцев, саженцев по взрыхленной почве; 9 55 СЛ-2А машиной МЛУ, 1, 3 км/га по пластам. Посадка культур лесопосадочной машиной СЛ-2А, 1,5 км/га. ЛХТ55 меч Дополнение культур с подновлением почвы 10 сеянцами – 1 тыс. шт., – Колесова саженцами – 0,5 тыс. шт. лопата

Затраты на 1 га чел.маш.дней смен 0,28

–

0,05 0,10

0,05 0,10

0,05 0,66 2,48

0,02 0,22 0,83

0,05 0,22

– –

0,05 0,11

– –

0,44

0,22

1,0

1,0

7,4 7,3

– –

7,1

– –

3.5 2,0

0,33

2,5

0,45

1,3

0,26

2,1 1,1

– –

143

РТК № 3 на уход за лесными культурами № п.п. 1. 2. 3. 4. 5.

6.

7.

8.

9.

10.

Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок исполнения

Состав агрегата трактор

Оправка саженцев после перезимовки весной – второго года. Посев люпина в междурядья культур через 2…3 Т-40 года после посадки сосны. Прополка приствольных лунок и рыхление – почвы на 1…3 году выращивания, в защитных зонах, 3-кратная. Выкашивание травы косой в междурядьях – культур полосами шириной 1,5 м. Измельчение травы в междурядьях культур Т-40 шириной 2…3 м, 3,3 км, июль. Слом, измельчение травы и мелкой поросли нежелательной растительности в междурядьях ЛХТ-55 3, 5 и 7-летних культур, июль, То же – июнь. Слом, измельчение лиственной поросли в междурядьях культур по мерзлому грунту, 2кратный проход. Подавление роста нежелательной растительности путем ее опрыскивания гербицидами в полосах шириной 1…1,5 м вдоль рядов культур на 2 и 5 году выращивания, 0,3…0,42 га, конец августаначало сентября: ель – раундап (5 л/га в 100…300 л воды), сосна – глифосат+анкор-85 (4…6 л/га +150…200 г/га кедр – анкор-85 (0,1…0,3 кг/га). Подавление поросли в широких междурядьях рубщиком коридоров Разреживание кулисы на 10…15 году выращивания с удалением наиболее крупных деревьев: спиливанием. Инъекцией, 0,3 г раундапа на 1 дерево, июль.

машина, орудие мотыга

Затраты на 1 га чел.- маш.дней смен 0,3 –

СЖУ-1

2,4

1,2

мотыга

5,15

–

коса

3,3

–

КЦ-4

0,30

0,30

0,25 0,25 0,30

0,25 0,25 0,30

–

КУЛ-2,0 КОГ-2,3 КЛБ-1,7 «Секор», «Хускварна»

2,50

2,50

ЛХТ-55

КОК-2

0,66

0,66

площадь участка более 5 га: ЛХТ-55 МТЗ-80

ОН-400 АЛХ-2

0,52 0,06

0,26 0,06

площадь участка менее 5 га: –

ОМР-2 «Соло» «Штиль»

1,75

1,75

МТЗ-80

РКР-1,5

2,1

2,1

«Секор», 0,75 «Хускварна»

0,75

– Инъектор ИП-4

150…200 деревьев в час

144

№ п.п. 11.

12.

13.

14. 15. 16.

Продолжение РТК № 3 Затраты на Состав агрегата 1 га Технологическая операция, объем работ на 1 га, срок исполнения машина, чел.- маш.трактор орудие дней смен Разреживание культур в 10…15 лет, первое, селекционное до густоты 1,5…2,5 тыс. шт./га. Примесь лиственных пород 10…15 % от числа МТЗ-80 «Муравей» 1,5 0,75 «Секор» хвойных, средняя выборка 6 м3/га, ноябрьдекабрь. Разреживание культур в 25…30 лет, второе, по низовому методу до густоты 1,0…2,0 тыс. шт./га. СМА-1 Примесь лиственных пород до 20 % от числа МТЗ-80 «Муравей» 12,0 6,0 3 хвойных, средняя выборка 40 м /га, октябрьноябрь. Разреживание культур в 40…50 лет, третье (при выращивании пиловочника) верховым методом Бензопила 17,8 17,8 до густоты 0,7…1,2 тыс. шт./га, средняя МП-5 выборка 80 м3/га, октябрь-ноябрь. Обрезка сучьев на высоте ствола 6…12 м у ОВ-1 2,5 2.5 – деревьев-лидеров в возрасте 25…30 лет, 0,5 КS-3 0,89 0,89 тыс. деревьев на 1 га, март-июль Подкормка культур весной следующего после 0,2 0,1 разреживания года, N 150 кг д. в./га сплошь по ЛХТ-55 НРУ-0,5 площади Защитная обработка культур от вредителей и АЛХ-2 0,52 0,26 ЛХТ-55 болезней (при необходимости)

Глава 13. КРИТЕРИИ И ИНДИКАТОРЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СЕРТИФИКАЦИИ ЛЕСОКУЛЬТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА В связи с ростом населения планеты и изменением климата наши противоречивые требования к лесу (как покрову Земли в виде системы ландшафтов и источнику древесины, а также многих иных благ) быстро растут. В этих условиях новое развитие в мировом сообществе получила основополагающая идея о балансе достижений разных целей, в числе которых ведущее значение имели бы экологические аспекты (Моисеев, Писаренко, 1966). Идея постоянства и неистощимости лесопользования делает необходимым ввести жизнь и деятельность людей на Земле в рамки сдержанного устойчивого развития. При этом устойчивость лесов рекомендуется рассматривать как потенциальную их способность выполнять в настоящем и будущем экологические, экономические и социальные функции на глобальном, национальном и локальном уровнях (Атрощенко, 1999). Одной из главных предпосылок устойчивого использования лесов является их своевременное и результативное восстановление. В течение последнего десятилетия задачи и методы лесовосстановления существенно изменились. Помимо своевременного формирования нового древостоя, в качестве основных задач добавились: улучшение биологического разнообразия и ландшафтной структуры окружающей среды, обеспечение чистоты водных объектов, повышение качества древесины и рентабельности лесовосстановительных работ. Для устойчивого управления лесными ресурсами в России необходима разработка концепции, критериев и индикаторов такого управления. Практическую реализацию поставленных задач планируется осуществить путем экологической сертификации лесной продукции, в процессе которой предлагается определить соответствие лесохозяйственной деятельности конкретного предприятия (или в регионе) принципам устойчивости и неистощимости лесопользования. Кафедрой лесных культур Санкт-Петербургской лесотехнической академии предложена система показателей (индикаторов), по которым можно оценивать эффективность лесовосстановления и устойчивость развития искусственных фитоценозов на локальном, региональном и национальном уровнях. Обоснование предлагаемых индикаторов. Обширные леса России (23 % покрытых лесом площадей на Земле) являются природным ресурсом глобального значения, но они очень неоднородны

146

по своей экономической и экологической значимости. Большая часть лесов – это территории с суровыми климатическими условиями; 43 % земель, покрытых лесом, в Азиатской части страны представлены горными лесами. При высокой доле покрытой лесом площади запас стволовой древесины на 1 га не превышает в среднем 100…140 м3 (ВНИИЦлесресурс, 1995). Это обстоятельство, а также слаборазвитая инфраструктура, замедленные процессы лесовосстановления, высокая ранимость лесов как экологических систем и их важное глобальное и локальное средообразующее значение обязывают проявить осторожность в оценке сырьевых возможностей основных «лесных» экономических районов России. Более благоприятные условия для ведения доходного лесного хозяйства имеются в Северо-Западном, Центральном, Волго-Вятском и Уральском экономических районах. Площадь покрытых лесом земель в них сравнительно невелика (118,4 млн. га из общей площади около 706 млн. га), но здесь уже давно ведутся интенсивные рубки леса. Переруб древесины в наиболее доступных, густонаселенных местах, на участках с дренированными почвами привел к истощению лесов и ухудшению экологического состояния огромных территорий (Страхов, Писаренко, 1995). В целом можно сделать вывод, что современное состояние лесного фонда многих регионов России сложилось в результате интенсивных лесозаготовок древесины на фоне неудовлетворительной лесохозяйственной деятельности по лесовосстановлению. В настоящее время во многих типичных для таежной зоны условиях имеет место существенное нарушение распределения покрытой лесом площади по группам возраста: на 40…80 % общей площади лесного фонда увеличена доля лиственных молодняков порослевого происхождения при наличии около 20…30 % спелых и перестойных насаждений (Беляев, 1987; Ларин, 1987; Роднянский, Мусиевский, 1996). Еще менее представлены средневозрастные и приспевающие леса, что говорит о неблагоприятной перспективе развития лесосырьевых баз. В связи с изложенным, можно полагать целесообразным использовать в качестве индикаторов по критериям – биоразнообразие, повышение продуктивности лесов и поддержание жизнедеятельности лесных экосистем следующие нормативные показатели. 1. Оптимальное (для региона, ландшафта, лесхоза) или минимально допустимое соотношение возрастных групп целевых хозяйственно-ценных пород (молодняки, средневозрастные, 146

147

приспевающие, спелые, перестойные). Основанием для расчета норматива могут служить многолетние данные лесоустройства. 2. Отношение площади хвойных древостоев (или других главных целевых пород) первого класса возраста к площади рубок главного пользования. Этот индикатор характеризует эффективность мер по естественному и искусственному восстановлению леса. По данным В.В. Страхова и А.И. Писаренко (1995), отношение площади хвойных лесов I класса возраста к площади рубок в спелых и перестойных лесах России изменялось следующим образом: Годы 1966…1976 1977…1978 1979…1983 1984…1988 1989…1993

Показатель 2,20 1,30 0,17 0,03 0,03

Из этих данных следует, что в последние 2…3 десятилетия новые площади хвойных лесов I класса возраста не компенсируют хвойные площади, изъятые рубками главного пользования, и темпы нарастания этой тенденции очень высоки. Несмотря на то, что современное лесное хозяйство России в значительной степени ориентировано на естественное заращивание вырубок, проблема сохранения подроста во время лесозаготовок пока не решена. В таежной зоне, даже при наличии более 2 тыс. шт./га благонадежного хвойного подроста (возраст 10…40 лет, высота 1,5…4 м) под пологом спелых и перестойных древостоев, надеяться на лесовосстановление за счет предварительного возобновления можно лишь на 50…60 % площадей, так как очень много подроста уничтожается и повреждается используемой при лесозаготовках техникой (Мартынов, Сеннов, Грязькин, 1994; Наквасина и др., 1988). Ориентироваться на последующее возобновление леса естественным путем можно лишь в типах местообитания с бедными почвами, где снижена конкуренция со стороны травяной и лиственной древесной растительности (Чертовской и др., 1974). Как правило (Беляев, 1997; Ларин, 1987; Тюрин, 1987), при естественном заращивании восстановление леса идёт через смену пород, затягиваясь на 20…40 лет (чем дальше к северу, тем дольше). Расчет указанного индикатора вполне осуществим на основе данных постоянного учета изменений лесного фонда на национальном,

147

148

региональном, ландшафтном уровнях и для конкретного лесного предприятия. 3. Соответствие способов рубки леса, объёмов и методов лесовосстановления целям ведения хозяйства, заявленным при организации данного предприятия и в проектах лесоустройства, за последний ревизионный период. Реальные объемы лесохозяйственных мероприятий часто отличаются от определенных лесоустройством. При общем неполном использовании лесосеки по хвойным она может быть выше, чем по лиственным породам. Это должно вносить коррективы в объемы таких мероприятий, как лесовосстановление. 4. Доля (процент) участия хозяйственно-ценных для данного региона основных лесообразующих пород в составе молодняков первого класса возраста. Известно, что устойчивое равновесие в биологическом сообществе достигается разнообразием входящих в его состав видов, групп типов леса, а также их приспособленностью друг к другу и условиям существования. Поэтому защита и сохранение естественного биоразнообразия лесов является весьма важным фактором для развития устойчивых экосистем. Не касаясь проблемы введения в состав лесных культур породинтродуцентов, перспективных с лесоводственной и декоративной точек зрения, но вряд ли способных существенно повысить устойчивость создаваемых древостоев к стрессовым факторам, обратим внимание на значительное сокращение в последние 20…30 лет объема лесных культур сосны обыкновенной – аборигенной для многих регионов породы. Замена сосны елью даже на типичных сосновых песчаных и супесчаных почвах связана с низкой устойчивостью светолюбивой сосны к заглушению лиственными породами, частым повреждением культур лосями, большим сосновым долгоносиком, сильным поражением посадочного материала и культур шютте, склерофомой, сосновым вертуном и другими болезнями. На практике не всегда удается справиться с этими неблагоприятными факторами. Однако замена сосны елью ведет к значительной потере продуктивности создаваемых на бедных почвах древостоев, снижению устойчивости искусственных экосистем и свидетельствует о недостаточной эффективности лесокультурного производства (Бабич, Барабин, Тутыгин, 2000).

148

149

Необходимый норматив можно рассчитать по данным лесоустройства, исходя из соотношения пород коренных естественных древостоев в данном ландшафте, регионе, лесхозе. 5. Средневзвешенный класс качества лесных культур в возрасте перевода в покрытые лесной растительностью земли. Определение класса качества лесных культур является ежегодно осуществляемой в лесхозе акцией и имеет хорошо апробированную на производстве систему региональных нормативов в виде отраслевого стандарта (ОСТ 56-92-87. Лесные культуры. Оценка качества). Этим стандартом определяются густота, продуктивность культур основных лесообразующих пород и их конкурентоспособность по отношению к нежелательной древесно-кустарниковой растительности. Индикатор будет работать на уровне лесхоза и региона. Некоторые аспекты подготовки к сертификации лесокультурных технологий. При сертификационной оценке такого блока работ, как искусственное лесовосстановление, необходимо иметь в виду генетическую оценку качества семян, а также научную обоснованность технологий, рекомендуемых и фактически используемых при лесовыращивании. Для этой цели есть такие документы, как Паспорт на семена и региональные рекомендации, наставления по лесовосстановлению. Анализ экспериментальных данных по росту лесных культур ели и сосны в условиях Северо-Запада России показал, что неправильное освоение переувлажненных почв вызывает снижение продуктивности и устойчивости выращиваемых древостоев (Маркова, 1999). Сплошная вспашка, признанная классическим способом обработки почвы на вырубках в Центральном природно-экономическом районе России (Мерзленко, 1987), на мелких дерново-подзолистых и оторфованных почвах Северо-Запада ведет к большой и невосполнимой потере естественного плодородия в ризосфере посадок, так как связана с выносом подстилки и гумусового слоя на корнях пней при расчистке широких полос под лесные культуры. Наиболее интенсивно лесорастительные условия изменяются вследствие сплошных рубок. Усиливающаяся инсоляция повышает температуру воздуха и почвы на вырубках, что активизирует деятельность почвенных микроорганизмов, ускоряет разложение органических соединений, а, следовательно, и высвобождение питательных веществ. В связи с этим за сплошными рубками следует 15…20-летний период слабой закрепленности в почве азотных, фосфорных и калийных соединений, вымывание которых 149

150

поверхностными и грунтовыми водами может быть усилено в результате механической обработки почвы под лесные культуры (Кубин, 2000; Тарасов, 1999). Дискретный способ механической обработки почвы не дает увеличения выноса легкорастворимых химических соединений с лесокультурной площади (Кубин, 2000) и требует меньших затрат машинного времени и топлива по сравнению с плужным. Однако при отсутствии гидромелиоративной сети даже на временно переувлажненных почвах показатели роста культур по холмикам на 30…50 % ниже, чем на грядах, размещенных вдоль сточных лесокультурных борозд (рис. 29).

Рис. 29. Влияние способов обработки почвы на ход роста лесных культур ели по объему ствола (ОЛХ «Сиверский лес», эдатоп C3): 1 – контроль (без обработки почвы); 2 – дискретные микроповышения, образованные орудием ОРМ-1,5; 3 – гряды, подготовленные плугом ПШ-1

Снижение продуктивности культур на холмиках связано с уменьшением прогревания почвы, интенсивным зарастанием посадочных мест травой, а также пересыханием мелких холмиков в засушливый и подтоплением во влажный периоды года.

150

151

Использование укрупненного посадочного материала с улучшенным генотипом без соответствующей подготовки лесокультурной площади также не дает ожидаемого лесоводственного и экономического эффекта. Необходимо сопоставить отечественные и международные нормативы на качество лесовосстановительных работ, обеспечив доработку рекомендуемых производству технологий с учетом соответствия общепризнанным международным требованиям. Отсутствие согласованного подхода в понятии оптимальной технологии с учетом ландшафтной специфики регионов может затруднить практическое осуществление сертификации в присутствии иностранного аудита. Предметом сертификации должны стать и технологии, обеспечивающие получение требуемого уровня продуктивности культур без существенного нарушения экологии. Требуемый уровень можно дать в процентах от эталона для тех же или иных лесорастительных условий. На участках с пересеченным рельефом или вблизи водных объектов плужные способы обработки почвы со сбросом воды по бороздам, видимо, могут быть сертифицированы лишь при организации отстойников в местах вывода воды с лесокультурной площади. Отказ от лесохозяйственных приемов, обеспечивающих значительное повышение продуктивности и устойчивости древостоев (обработка почвы в сочетании с гидромелиорацией, химические способы защиты от вредителей, болезней, конкурирующей растительности, применение минеральных удобрений), вряд ли можно считать решением проблемы, особенно в условиях высокого техногенного загрязнения среды. Необходим поиск компромиссных решений, ибо хорошо растущие древостои улучшают климат и больше поглощают атмосферного углерода. Известно, что на формирование 1 м3 древесины затрачивается в среднем 0,3 т углекислого газа). Повышение продуктивности лесов – приоритетная проблема для России. В связи с этим должен быть создан такой экономический механизм, который стимулировал бы привлечение средств в воспроизводство лесных ресурсов, обеспечив баланс экономических и экологических интересов страны и ее отдельных регионов. В царской России таким механизмом служил лесокультурный залог, размер которого гарантировал восстановление хозяйственно-ценного молодняка по оптимальным для данных лесорастительных условий технологиям. Введение залога в 1899 году позволило многократно 151

152

увеличить объем качественного восстановления лесов, так как его можно было использовать только на содержание лесных питомников, лесокультурные работы и наем персонала, обеспечивающего целевое использование средств и качество посадок. Многие участки культур, заложенных в те годы, до сих пор являются уникальными памятниками природы. Рекомендуемая литература 1. Критерии и индикаторы устойчивого управления лесами РФ. М.: ВНИИЦлесресурс, 1996. – 15 с. 2. Моисеев Н.А, Писаренко А.И. На пути к новой парадигме (О ХХ Конгрессе ИЮФРО) // Лесное хозяйство, № 2, 1996. – С. 5–10. 3. Птичников А.В. Леса России. Независимая сертификация и устойчивое управление. Вып. 1. М.: WWF RPO, 2000. – 160 с. 4. Страхов В.В., Миеттинен П. Сертификация в России // Семинар по лесной сертификации в современной Европе. М.–СПб., 2000. Контрольные вопросы 1. С чем связана необходимость экологической сертификации лесной продукции? 2. Назовите индикаторы, по которым предлагается оценивать качество лесокультурных работ в регионе, в лесхозе. 3. Дайте обоснование основных индикаторов оценки эффективности лесовосстановления на национальном уровне. 4. Какие вопросы лесокультурного производства нуждаются в доработке для оценки по международным требованиям действующего в настоящее время аудита? 5. Сделайте оценку эффективности лесовосстановления по материалам своего лесхоза.

152

153

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ Предназначено для студентов заочной формы обучения. Состоит из 5 вопросов по каждому из вариантов. Номер варианта соответствует последней цифре номера зачетной книжки студента. Ответы на вопросы контрольного задания должны быть полными, конкретными и, по возможности, краткими. Работа выполняется в тонкой ученической тетради с указанием на ее обложке фамилии студента, курса, группы и номера зачетной книжки.

153

154 Варианты контрольного задания Вариант 1 1. В каких административных областях России имеет место повышенное радиоактивное загрязнение? 2. В чем отличия топливных и лесосырьевых плантаций? 3. По каким индикаторам проводится оценка эффективности лесокультурного производства? 4. Как осуществляется подбор лиц для работы в зонах с повышенной радиацией? 5. В чем суть и преимущества влажного обескрыливания семян? Вариант 2 1. Какие биогеоценозы наиболее устойчивы к радиации? 2. Какие эдатопы подходят для закладки лесосырьевых плантаций сосны обыкновенной? 3. В чем недостатки современного подхода к сертификации в лесокультурном производстве? 4. Какие данные должны быть в Санитарном паспорте для проведения лесохозяйственных работ в зонах с радиоактивным загрязнением? 5. Зачем нужна сепарация семян хвойных пород по массе и размерам и как ее делают? Вариант 3 1. Что дает облесение радиоактивно-загрязненных территорий? 2. Обоснуйте выбор пород для закладки лесосырьевых плантаций. 3. Назовите индикаторы оценки качества лесокультурных работ в регионе. 4. Изложите санитарно-гигиенические требования к средствам индивидуальной защиты. 5. Назовите перспективные направления работ в селекционном семеноводстве. Вариант 4 1. Дайте классификацию лесных экосистем по срокам пострадиационного восстановления. 2. В чем особенности целевого посадочного материала для плантаций? 3. Зачем нужна сертификация результатов лесокультурного производства? 4. Как проводится дезактивация техники? 5. Изложите шведскую технологию переработки шишек. Вариант 5 1. Как надо организовать защиту лесов от пожаров на площадях с радиационной опасностью?

154

155 2. В каких ситуациях требуется внесение удобрений при плантационном выращивании? 3. Обоснуйте значимость индикатора по возрастным группам насаждений лесного фонда при лесной сертификации. 4. Как обустроить места отдыха рабочих при закладке культур в зоне радиоактивного загрязнения? 5. Назовите преимущества и недостатки популяционной схемы селекции. Вариант 6 1. Какие ограничения лесопользования имеют место в III зоне радиоактивного загрязнения? 2. Назовите основные факторы успешного роста плантаций хвойных пород. 3. Обоснуйте необходимость оценки при сертификации доли участия целевых пород в составе молодняков. 4. Перечислите документы, которые надо подготовить к началу лесокультурных работ в зонах с повышенной радиацией. 5. Назовите размер потерь от нерегламентированной переброски семян. Вариант 7 1. Какой вид растительности наиболее чувствителен к загрязнению окружающей среды и служит индикатором? 2. Перечислите основные технологические операции при создании плантаций на переувлажненных почвах. 3. Как подсчитать средневзвешенный класс качества культур в лесхозе? 4. По каким показателям делается оценка радиационной обстановки на лесокультурной площади? 5. Назовите размер потерь от нерегламентированного использования семян по эдафическим экотипам. Вариант 8 1. Какие технологические приемы используют при лесоразведении во II и III зонах радиоактивного загрязнения? 2. От чего зависит исходная густота плантационных культур? 3. Какие вопросы сертификации лесокультурного производства в России требуют доработки? 4. Для чего оформляется наряд-допуск? Какой документ к нему прилагается в обязательном порядке? 5. С чем связано слабое и редкое семеношение сосны на Крайнем севере? Как следует организовать закладку семенных плантаций? Вариант 9 1. Назовите зоны и плотность загрязнения, где можно вести лесное хозяйство и лесоразведение. 155

156 2. Задачи механической обработки почвы под ускоренное выращивание. 3. Назовите лесокультурные индикаторы неистощительного лесопользования. 4. Изложите регламент дезактивации одежды рабочих, работающих на загрязненных радионуклидами площадях. 5. Чем обусловлено высокое качество семян после длительного срока хранения по шведской технологии? Вариант 10 1. Какие ограничения есть при использовании древесины, ягод и грибов с радиоактивным загрязнением? 2. Назовите эдатопы, рекомендуемые для закладки плантаций ели европейской? 3. С чем связана необходимость сертификации лесной продукции? 4. На какие вопросы надо обратить внимание при инструктаже работающих в радиоактивных зонах? 5. Как организованы сбор и хранение лесосеменного сырья в шведских фирмах?

156